今天给大家分享关于多孔散热器的一些构造、散热情况。
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常见的散热器通常由不渗透水、空气和其他液体的无孔材料制成。固体铝和铜是行业标准。
但散热器也可以作为半多孔材料或多孔涂层。研究和应用表明，孔隙度特性可以提供更好的散热器性能。
材料的孔隙度是对其物质内部的空气空间和空隙的测量。增加散热器的孔隙率可以增加其空隙空间。因此，这减少了其固体物质。
模拟测试表明，改变材料孔隙度的水平会影响散热器的性能。在一项研究中，极端的孔隙度水平——非常低或非常高——导致了比中等孔隙度水平更低的热性能。
在本研究中，多孔散热器是指多孔材料而不是鳍状散热器。
在孔隙度很小的地方，没有液体流过水池。随着流体流动的减少，散热器更像是一个边界，不允许对流冷却。
相反，当材料的孔隙率非常高时，与孔隙率较低的材料相比，通过散热器的热扩散是不规则的。
当孔隙率过大时，冷却流体对导热系数的影响比对基材的影响要大。热量传播的减少导致了整体散热量的减少。
另一项研究评估了一个多孔散热器的传热性能，通过一个完整的子通道，一个冷却剂（水）被主动泵送。
该研究是为了确定该设计的多孔散热器是否能够在300 W/cm2以上的热流量条件下冷却电子电力装置。
本研究采用烧结微米尺寸的铜颗粒，制备了多孔介质。铜颗粒的平均直径为500 16µm，平均孔径小于100µm。
孔隙率约为30%。加入了铜的子通道，以增强在多孔介质外产生的蒸汽的放电。多孔散热器附着在热芯片的背面。它通过蒸发通过多孔介质的冷却液体来对抗热流来消除热量。
研究结果表明，具有子通道的烧结铜颗粒组成的多孔介质的传热性能能够在低流速冷却水下去除高热通量。
在这个特殊的设计中，子通道有助于防止多孔介质中的干燥区域。干燥区域增加了热阻，降低了多孔介质的有效导热系数，从而提高了芯片的表面温度。
如果子通道到位，热流量为300-30810W/cm2，热芯片可以充分冷却，以在正常工作温度下工作。
烧结水槽
从铜中提取热量的最佳方法是将水或另一种液体通过多孔金属。即使是使用LCS和增加铜表面积的风冷方法，也显示出了比研磨或微加工的散热器的优势。
LCS方法可用于铜、铝、镍、钢和钛，并商业化，用于服务器、处理器和电源调节设备的冷却系统。
铜颗粒与非金属颗粒混合在一起，压实成接近网状，然后在真空下烘烤到1000ºC左右，以分解非金属含量。
整个铜基材料中微细孔均匀分布，具有开放多孔金属结构。该材料具有显著增加的表面积（因此其传热能力），而与与之竞争的产品相比，散热器的重量和尺寸则减小。
根据混合和热处理，孔径从20µm到1 mm，孔隙率高达85%。
目前，该材料提供的形状，坯料可以机械加工，以进一步提高热性能或匹配特定的套管几何形状。虽然铜材料使用铜作为标准金属，但这一过程已经被证明含其他金属，如铝和钛。
该公司正在试验各种剖面图和表面纹理，以进一步扩展多孔材料的用途。这可能产生新的封装设计的电源集成电路或LED照明应用。
微孔陶瓷散热器
由于其微孔结构开放且不规则，图2。多孔铜可能比类似尺寸的固体微通道热槽提供更有效的冷却，散热槽提供更大的接触空气的表面积。
MPCHS比金属散热器散热得更快，而不在其内部储存热量。与传统的铜和铝溶液相比，MPCHS散热器由单位体积内最低的热容量材料制成。
MPCHS的表面积比金属散热器大约30%，允许更多的表面积接触空气，并在设定的单位时间内散发更多的热量。要求是有气流通过散热片来去除热量。
由于其微孔结构，MPCHS材料提供了良好的散热和热对流。与铜和铝散热器相比，陶瓷还提供低单位体积热容量。
一个微孔陶瓷散热器是不导电的。使用非金属MPCHS散热器可以消除任何相关的EMI/EMC问题。
微孔散热器涂层
微孔涂层已应用于沟道散热器的壁上，以提高冷却剂的性能，并最终优化散热器的性能。
通过在通道壁上应用微孔涂层，尽量减少小通道散热器冷却剂中的平行通道不稳定性和快速气泡生长不稳定性。
该微孔涂层是通过在散热器通道上烧结铜颗粒而形成的。烧结在颗粒间形成很强的冶金键，与基材有很好的附着力。
研究人员测试了这种涂层的三种变化。烧结涂层1的孔径约5-15 μm，厚35 μm；烧结涂层2的孔径约10-30 μm孔，厚70 μm，烧结涂层3的孔径约10-30 μm孔，厚500 μm。
在多孔涂层的作用下，平行通道的不稳定性就不那么明显。在微通道散热器上加入微孔涂层，抑制了通道的不稳定性，并将温度振荡的振幅从6°C降低到略高于1°C。
带有多孔涂层的微通道散热器的平均传热系数高1.5倍，临界热通量高1.5-2.0倍。
微孔涂层降低了初期沸腾过热，开始成核气泡，降低了气泡偏离直径，并增加了通道的传热系数。这些优点允许使用更大液压直径的散热器。
在上述研究中，研究人员使用FC-72（氟惰性）作为液体冷却剂。通过加入纳米流体来利用多孔介质进一步增强传热的研究。
纳米流体是基本冷却液的混合物，其中含有非常少量的纳米颗粒。该研究最终表明，充满具有高热导率的纳米流体的对流传热量会增加。
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