你是否也有這樣的經(jīng)歷：用手機刷視頻、拿電腦打游戲時，機身突然發(fā)燙？如何實現(xiàn)手機、電腦、儲能電池等器件設(shè)備更高效散熱，是目前多個行業(yè)亟待解決的難題。可喜的是，華北電力大學科研團隊有望進一步提升器件設(shè)備散熱效果，他們在新型散熱機制——薄液膜沸騰研究方面，成功實現(xiàn)了超過2000W/cm2的超高熱流密度，這也是目前公開報道的平整表面熱流密度的最高結(jié)果。該成果近日在學術(shù)期刊《國際傳熱傳質(zhì)雜志》發(fā)表。
在能源電力、航空航天、電子信息、人工智能等領(lǐng)域，小型化和集成化使得儀器設(shè)備局部發(fā)熱量達到103W/cm2量級。為保障這些設(shè)備和器件的安全穩(wěn)定運行，需要研究能夠?qū)崿F(xiàn)超高熱流密度的先進傳熱方式并開發(fā)相應(yīng)的高效冷卻技術(shù)。薄液膜沸騰的臨界熱流密度可達到1000W/cm2以上，是目前可實現(xiàn)超高熱流密度散熱方式，即利用冷卻液在熱源表面形成的超薄液膜持續(xù)沸騰，達到高效散熱的效果。
該團隊負責人介紹，在取得這一實驗突破前，國際上已知的薄液膜沸騰熱流密度，難以超過1500W/cm2。團隊歷經(jīng)多年研究發(fā)現(xiàn)，在恒壓供液模式下，用于形成薄液膜的實驗樣品始終處于最大供液壓力的極端力學條件下，易破裂失效。但改為步進增壓后，薄液膜沸騰熱流密度提升至1500W/cm2以上。
基于以上研究基礎(chǔ)，團隊進一步發(fā)現(xiàn)，采用連續(xù)增壓供液方式，樣品保持在相對松弛的狀態(tài)，實驗獲得的薄液膜沸騰熱流密度最終突破2000W/cm2，最高達到2074W/cm2。“從實驗結(jié)果可以看出，采用漸進式提高供液壓力的方式，可有效提升薄液膜沸騰的最終性能。該研究成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用后，有望更好保障電子設(shè)備、鋰電池等的安全性能。”團隊成員說。（記者晉浩天）