來(lái)源：Applied Thermal Engineering

鏈接：https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.128851

01 背景介紹

高功率芯片（如 CPU）廣泛用于計(jì)算機(jī)、航空航天、汽車等領(lǐng)域，但其功率提升導(dǎo)致發(fā)熱量激增，傳統(tǒng)散熱器（如鋁直槽翅片）難以滿足高效散熱 + 輕量化雙重需求，需開(kāi)發(fā)新型散熱技術(shù)保障設(shè)備壽命與效率。單一散熱方式（如純梯度三周期最小曲面（TPMS）或純熱管）性能不足，無(wú)法應(yīng)對(duì)高功率芯片集中發(fā)熱；標(biāo)準(zhǔn) TPMS 結(jié)構(gòu)壁厚均勻，導(dǎo)致熱源附近導(dǎo)熱不足、遠(yuǎn)端接觸面積浪費(fèi)，散熱潛力未充分挖掘；性能評(píng)價(jià)多以 “最高溫度” 為唯一指標(biāo)，忽略溫度均勻性、系統(tǒng)重量等關(guān)鍵維度。

02 成果掠影

近日，重慶交通大學(xué)的高正源和安治國(guó)團(tuán)隊(duì)提出了一種熱管式TPMS結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變TPMS結(jié)構(gòu)高度方向的梯度來(lái)控制系統(tǒng)的孔隙率，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的快速傳熱該系統(tǒng)將熱源產(chǎn)生的熱量通過(guò)空氣冷卻的方式釋放到散熱器的TPMS上，從而提高散熱器的散熱能力，減輕系統(tǒng)重量。建立了該模型的計(jì)算流體力學(xué)仿真模型，分析了單元電池參數(shù)、TPMS結(jié)構(gòu)高度、孔隙率以及風(fēng)速等因素對(duì)系統(tǒng)散熱性能的影響，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的鋁制直縫翅片散熱器相比，該散熱系統(tǒng)在散熱效率和均勻性方面都有顯著提高，熱源最高溫度降低8%，溫度均勻性提高13.4%，Nusselt數(shù)提高了197%，系統(tǒng)重量減輕了10.7%，在300 s的散熱過(guò)程中，系統(tǒng)的散熱量提高了48.4%，為大功率芯片提供了一種高效、輕量化的散熱解決方案。研究成果“Performance evaluation of gradient TPMS structure coupled with heat pipe for high-power chip heat sink”為題發(fā)表在《Applied Thermal Engineering》。

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