《高熱流密度晶片三維仿生微通道結構散熱機理研究》是依託電子科技大學,由徐尚龍擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高熱流密度晶片三維仿生微通道結構散熱機理研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐尚龍
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對高熱流密度晶片三維封裝中的高效散熱需求，提出基於生物仿生學三維微通道及其結構最佳化，開展三維微通道流動與立體散熱的基礎理論研究，發展與完善仿生微通道散熱器設計和製作，以實現晶片液冷與高效散熱。通過建立微流道的生物仿生模板實現多種三維微通道拓撲結構的設計，獲得最小能耗的微通道最最佳化數學模型與結構，通過製作疊層三維微通道系統實驗模型，進行不同結構的微通道中微流體的流動規律和強化傳熱機理的可視化實驗研究，建立微通道三維熱-流耦合傳熱模型和熱量輸運理論，形成新型微系統晶片微通道散熱器和熱管理系統的理論基礎和關鍵技術。.課題將熱流科學、機械學和納米科學結合，促進了MEMS理論體系的發展，本研究成果在許多領域有直接的技術和套用價值，如計算機晶片、航空航天電子設備、功率電子設備、光電器件以及近年來迅速發展的微納電子機械系統、生物晶片等領域都存在類似的廣泛而迫切的散熱冷卻需要。
結題摘要
通過研究多種生物仿生現象和動植物典型結構仿生模板，統計了分形脈管的規律，獲得了指導微通道熱沉最佳化設計的參數，並設計了多種不同拓撲結構的微通道，對其進行流動散熱數值模擬分析與實驗研究，結果表明，仿生微通道結構具有低於平行流道約25%的壓降和流阻，傳熱效果有一定的提高；構建了鋁銅微通道和矽基微通道兩種可視化實驗平台，採用MEMS工藝加工可直接觀察的微通道試件，研究了單雙層流場和溫度場的關係、流量對壓降、流阻的影響； 對三維微通道進行了微流體流動與結構參數、傳熱特性的理論研究了結構（如水力直徑、層數等）對流動、散熱的影響，並提出了最佳化結果；在微通道散熱器套用領域進行了相關研究，其一是微通道水冷與風冷結合進行了單板機箱的熱設計，其二是與翅片結合進行LED散熱設計，同時分析了以熱管為動力的散熱系統，其三是微通道進行計算機CPU熱控技術，申請了發明專利並獲得授權，並開發了控制系統，其四是開發了結構更為緊湊的新型微通道散熱器，並申請了發明專利。
