随着芯片集成度的飞速提升，高热流密度散热已成为制约电子设备性能的关键瓶颈。西安交通大学杨小平副教授团队聚焦这一难题，利用沸腾/蒸发相变的高效传热特性，在被动式拉远散热、原位相变散热及主动式微尺度液冷等领域取得了一系列突破，为解决空间飞行器及地面高功率设备的热管理挑战提供了创新方案。
智能速览
新型环路热管突破毛细极限，散热能力超1000W
超薄柔性散热技术为AR/VR设备提供方案，性能提升15倍
三维热虹吸散热器实现kW级散热，综合性能突出
梯级多孔吸液芯设计，将临界热流密度提升至1.7kW/cm²
主动式微液冷技术单芯片散热达2.5kW，压降降低71%
精华内容
面对高热流、大面积、微重力等极端散热挑战，传统技术已显乏力。该团队的研究从被动式到主动式，多管齐下，通过创新结构设计实现了传热性能的跨越式提升。
被动式拉远散热
针对芯片远离热沉的散热难题，团队提出了新型环路热管技术。该技术利用微型引射器，颠覆性地解决了传统环路热管的“毛细极限”与“漏热”两大固有缺陷。
实测数据显示，其极限散热能力超过1000W（热流密度88W/cm²），总热阻接近0.1K/W，性能远超现有方案。
此外，团队还研制了超薄柔性环路热管，专为AR/VR设备的“跨铰链”散热设计，重量小于4克，最高等效热导率超过24000W/(m·K)，是商用柔性散热材料的15倍以上，已通过长周期可靠性验证。
原位相变强化
在原位散热方面，团队聚焦含氟冷却液R1233zd(E)的沸腾传热特性。通过声场与表面微结构的协同强化，使其池沸腾临界热流密度超过250W/cm²，远高于传统强化方式的100W/cm²。
基于此，团队构建了三维热虹吸散热器，实现了正向设计，其最大散热能力达1000W，热流密度112W/cm²，极限散热能力提升56%以上。
核心部件多孔吸液芯也迎来革新，通过设计梯级孔径-孔隙率结构，兼顾了液体输运与蒸汽逸散，使相变传热系数在逆重力条件下提高570%，临界热流超1.7kW/cm²。
主动式微液冷
为应对微通道液冷传热效率不足和流动阻力大的问题，团队发展了全路径传热强化方法，结合了歧管-微射流-微针翅等耦合技术。
以水为工质时，单芯片散热能力高达2.5kW（局部热流500W/cm²），压降仅76kPa，压降相比台积电的同类技术最大降低71%。
以氟化液为工质时，临界热流密度达到580W/cm²，压降仅70kPa，相比美国普渡大学的技术降低了20%，实现了高效与低阻的平衡。
面向未来更高集成度的芯片散热需求，单一技术强化已难以为继，多学科交叉融合成为必然趋势。从相变传热机理到新材料应用，再到系统集成创新，这些研究成果为电子设备热管理开辟了新路径。随着这些技术的不断成熟与落地，未来的计算设备将能释放更强大的性能吗？
