石墨烯基熱管解決電子電力系統冷卻散熱問題

       由瑞典chalmers科技大學研究團隊主導，并由包括中國的復旦、上海大學和意大利研究人員共同參與的電力電子系統冷卻研究成果發表在開放性國際期刊Nano Select上，他們制備了石墨烯基熱管可以幫助解決傳熱散熱問題。

       熱管（heat pipe）技術以前被廣泛應用在宇航、軍工等行業，自從被引入散熱器制造行業，使得人們改變了傳統散熱器的設計思路，擺脫了單純依靠高風量電機來獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術使得散熱器即便采用低轉速、低風量電機，同樣可以得到滿意效果，使得困擾風冷散熱的噪音問題得到良好解決，開辟了散熱行業新天地。

       典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，在加熱熱管的蒸發段，管芯內的工作液體受熱蒸發，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結成液體，同時放出潛熱，在毛細力的作用下，液體回流到蒸發段。這樣，就完成了一個閉合循環，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。

       但是，目前熱管通常由銅、鋁或其合金制成。由于這些材料相對較高的密度和有限的傳熱能力，熱管在未來的電力設備和數據中心中面臨著嚴峻的挑戰。例如，提供數字銀行服務和視頻流媒體網站的大型數據中心能耗極高，是一個比航空業排放更多的環境罪魁禍首。因此，減少該行業的氣候足跡至關重要。研究人員在這里的發現可能對這些數據中心以及其他應用做出重大的節能貢獻。

       電子設備和數據中心需要有效冷卻并消除多余的熱量，才能正常運行。當前，熱管通常由銅，鋁或它們的合金制成。由于這些材料的相對較高的密度和有限的傳熱能力，熱管在未來的功率設備和數據中心中面臨著嚴峻的挑戰。大型數據中心非常耗能，并且對環境的影響也很大。因此，減少該行業的氣候足跡至關重要。研究人員的這項發現可以為這些數據中心以及其他應用做出重大的能源效率貢獻。

       石墨烯增強的熱管具有比銅基熱管高約3.5倍的比熱傳遞系數。這些新發現為在航空電子，汽車電子，筆記本電腦，手機，數據中心和航空電子等許多應用中所需的輕量和大容量冷卻應用中使用石墨烯增強的熱管鋪平了道路。

       石墨烯增強熱管由高導熱石墨烯組裝薄膜制成，并輔以碳纖維柳條增強內表面。研究人員測試了外徑為6毫米、長度為150毫米的管子。它們在冷卻各種電子和電力系統方面顯示出巨大的優勢和潛力，尤其是在要求輕量化和高耐腐蝕性的地方。

       Chalmers電子材料和系統實驗室的博士生Ya Liu解釋說:“在實際應用中，冷凝器部分，即石墨烯增強熱管的較冷部分，可以用散熱器或風扇來替代，從而使冷卻效率更高。”這項新的研究是基于來自查爾姆斯工業大學，復旦大學，中國上海大學，瑞典SHT Smart High-Tech AB和意大利馬爾什理工大學的研究人員的合作。

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