用于电子设备热管理的相变热沉实验研究

为了探究在不同加热功率下肋片结构对相变热沉性能的影响,本文选择相变材料石蜡,对三种不同的相变热沉结构进行了实验研究。结果表明,不同肋片结构在不同加热功率下表现出完全不同的底面温度变化趋势,中心阀杆和径向肋显著提高了热沉的热性能,同时热沉内部结构的设计需要综合考虑加热功率和临界温度的影响。

碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数(0.3%、1%和3%)的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度(高达7.0W/cm2)加热条件下,比较热沉(分为有翅片和无翅片2种结构)的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析.在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟.结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关;当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径.

柔性相变复合材料及其应用研究进展

柔性相变复合材料因其兼具优异的相变储能特性、耐受外力形变的柔性及与控温器件复合的可加工性,在智能材料开发中受到研究者的广泛关注。文中详述了通过聚合物网络共混、多孔骨架吸附及相变分子结构设计等3种支撑结构策略制备柔性相变复合材料的研究现状;总结了其在电池热管理器件、可穿戴电子器件和柔性传感器等领域的应用;最后,对柔性相变复合材料的研究重点和未来发展方向进行了展望。

生物质纤维素基多功能材料构建及其在新型能量存储方面的应用

生物质材料细胞壁物质的高效分离及功能化直接关系着废弃生物质的高值化应用。作为生物质材料细胞壁的三大组分之一,纤维素纳米纤丝已经被广泛用于构建独特纳米结构和功能的复合材料如三维结构气凝胶、自修复水凝胶、纳米微晶光子膜、光敏感织物等。探索一条生物质纤维素高值化、实用化发展路径显得尤为重要,本文围绕生物质纳米纤维素的分离提取和功能材料的构筑及其在新型能源存储方面的应用进行论述。首先,简要叙述当前纳米纤维素的化学结构及其作为多功能材料结构单元的优势,并从实验条件、环保、经济、纤维得率与质量的角度分析了生物基纳米纤维素分离制备方法的发展历程和优缺点;然后,介绍了纳米纤维素基纤维、薄膜、气凝胶、碳气凝胶的微/纳米结构、化学键、力学性能在热管理器件如建筑制冷器、太阳驱动式水蒸发器中太阳能的散射与吸收、红外发射、水分的吸收与传导和电化学能源储存中柔性电极的设计、亲锂型隔膜及碳基集流体等功能材料的构建过程中所发挥的作用。最后,从生物质材料的特异性结构的利用、组分的提取分离与转化、复合材料构建角度对纳米纤维素的未来研究方向进行了展望。

微通道翼型导流肋强化传热数值研究

随着电子设备的集成度和功率密度的提高,电子芯片的高功耗和高集成度将使电子设备的散热量不断增加。因此,散热已成为高性能电子设备性能发展的主要瓶颈之一。本文提出了一种含翼型导流肋微通道热沉,翼型导流肋可实现局部加速和冲击掺混的双重强化传热作用。采用ANSYS FLUENT数值分析了翼型导流肋的攻角、出射角、长度和数量等主要几何参数对微通道流动传热特性的影响规律。研究发现:相比攻角和出射角,肋长度和肋数量对微通道阻力与传热性能的影响更为显著,强化传热综合性能评价表明本文提出的含翼型分流肋的微通道相比光滑微通道可在相同压降的条件下获得更高的换热量。

A preliminary experimental validation of superposition strategy in thermal management of integrated circuit with multiple hot-spots

Thermal management is a key issue in the integrated circuit(IC)design.In this paper,the superposition strategy was experimentally validated using a modeling IC device,which was fabricated by laboratory-level microfabrication technique.Metal thin film resistors on the top of dielectric layer were used to analogize the multiple hot-spots in the modeling IC device.The measured temperature rise with multiple hot-spots agrees well with the predictions given by the superposition calculations.With the help of the superposition strategy,thermal management of IC device can be significantly simplified by decomposing the system into sub-systems and optimizing each part individually.The influence coefficients in the superposition strategy extracted from the experimental measurement offer the IC designers a useful engineering tool to facility the thermal optimization and evaluate the thermal performance of IC devices.