石墨烯基热管解决电子电力系统冷却散热问题

       由瑞典chalmers科技大学研究团队主导，并由包括中国的复旦、上海大学和意大利研究人员共同参与的电力电子系统冷却研究成果发表在开放性国际期刊Nano Select上，他们制备了石墨烯基热管可以帮助解决传热散热问题。

       热管（heat pipe）技术以前被广泛应用在宇航、军工等行业，自从被引入散热器制造行业，使得人们改变了传统散热器的设计思路，摆脱了单纯依靠高风量电机来获得更好散热效果的单一散热模式，采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，同样可以得到满意效果，使得困扰风冷散热的噪音问题得到良好解决，开辟了散热行业新天地。

       典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，在加热热管的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段。这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段。

       但是，目前热管通常由铜、铝或其合金制成。由于这些材料相对较高的密度和有限的传热能力，热管在未来的电力设备和数据中心中面临着严峻的挑战。例如，提供数字银行服务和视频流媒体网站的大型数据中心能耗极高，是一个比航空业排放更多的环境罪魁祸首。因此，减少该行业的气候足迹至关重要。研究人员在这里的发现可能对这些数据中心以及其他应用做出重大的节能贡献。

       电子设备和数据中心需要有效冷却并消除多余的热量，才能正常运行。当前，热管通常由铜，铝或它们的合金制成。由于这些材料的相对较高的密度和有限的传热能力，热管在未来的功率设备和数据中心中面临着严峻的挑战。大型数据中心非常耗能，并且对环境的影响也很大。因此，减少该行业的气候足迹至关重要。研究人员的这项发现可以为这些数据中心以及其他应用做出重大的能源效率贡献。

       石墨烯增强的热管具有比铜基热管高约3.5倍的比热传递系数。这些新发现为在航空电子，汽车电子，笔记本电脑，手机，数据中心和航空电子等许多应用中所需的轻量和大容量冷却应用中使用石墨烯增强的热管铺平了道路。

       石墨烯增强热管由高导热石墨烯组装薄膜制成，并辅以碳纤维柳条增强内表面。研究人员测试了外径为6毫米、长度为150毫米的管子。它们在冷却各种电子和电力系统方面显示出巨大的优势和潜力，尤其是在要求轻量化和高耐腐蚀性的地方。

       Chalmers电子材料和系统实验室的博士生Ya Liu解释说:“在实际应用中，冷凝器部分，即石墨烯增强热管的较冷部分，可以用散热器或风扇来替代，从而使冷却效率更高。”这项新的研究是基于来自查尔姆斯工业大学，复旦大学，中国上海大学，瑞典SHT Smart High-Tech AB和意大利马尔什理工大学的研究人员的合作。

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