隨著電子設(shè)備工作頻率提升，雷達(dá)、氮化鎵（GaN）功率器件等熱流密度需求已達(dá)5-10kW/cm2)，傳統(tǒng)微通道散熱器（MHS）散熱能力僅<2kW/cm2，存在嚴(yán)重?zé)崾Э仫L(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)方案局限：基材硅、銅等傳統(tǒng)基材導(dǎo)熱率低（硅148W/(m?K)、銅～400W/(m?K)），無法快速傳導(dǎo)高熱流；結(jié)構(gòu)：毫米級(jí)微通道散熱能力僅300W/cm2，且針翅單一導(dǎo)致流場擾動(dòng)不足；性能：現(xiàn)有MHS熱阻普遍>0.03K.cm2/W，無法滿足近結(jié)冷卻的低阻需求。

近日，東南大學(xué)許波團(tuán)隊(duì)提出了一種基于金剛石微通道散熱器（MHS）的近結(jié)冷卻技術(shù)，該技術(shù)采用創(chuàng)新的腰形針翅與圓柱形和翼型相結(jié)合，研究了邊界條件和幾何尺寸對(duì)傳熱的影響。結(jié)果表明，低質(zhì)量流量時(shí)，微通道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生熱積聚，加劇熱點(diǎn)溫度的升高，而針翅的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)熱點(diǎn)溫度的影響有限，但對(duì)流動(dòng)和傳熱性能有顯著影響，為使傳熱過程中的不可逆損失*小化，傳熱強(qiáng)化效果*大化，推薦的參數(shù)為：翼片角度為45°，短軸長度為7μm，距原點(diǎn)中心的距離為50μm，以及腰形針翅數(shù)為16。

值得注意的是，與毫米級(jí)MHS相比，微米級(jí)MHS表現(xiàn)出33.3%的散熱極限增加，這歸因于尺寸效應(yīng)。此外，復(fù)合針翅通過流動(dòng)加速和二次流誘導(dǎo)增強(qiáng)傳熱。這種方法實(shí)現(xiàn)了*的MHS散熱極限7300W/cm2，該系列產(chǎn)品的傳熱系數(shù)提高到661.6kW/m2·K，壓降降低到132.4kPa，總熱阻降低到0.0059Kcm2/W，具有國際*的性能。為氮化鎵（GaN）功率器件的超高熱流熱管理提供國際*方案。研究成果“Micrometer-scalecompositepin-findiamondmicrochannelheatsinkfornear-10-kilowatt-levelchipthermalmanagement”為題發(fā)表在《Energy》。

原文：https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.137392

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