中國高校參與研發(fā)石墨烯基熱管：有效解決電子電力系統(tǒng)冷卻散熱問題

最近，由瑞典chalmers科技大學研究團隊主導，并由包括中國的復旦、上海大學和意大利研究人員共同參與的電力電子系統(tǒng)冷卻研究成果發(fā)表在開放性國際期刊Nano Select上，他們制備了石墨烯基熱管可以幫助解決傳熱散熱問題。

譯者注：熱管（heat pipe）技術以前被廣泛應用在宇航、軍工等行業(yè)，自從被引入散熱器制造行業(yè)，使得人們改變了傳統(tǒng)散熱器的設計思路，擺脫了單純依靠高風量電機來獲得更好散熱效果的單一散熱模式，采用熱管技術使得散熱器即便采用低轉速、低風量電機，同樣可以得到滿意效果，使得困擾風冷散熱的噪音問題得到良好解決，開辟了散熱行業(yè)新天地。

典型的熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成，在加熱熱管的蒸發(fā)段，管芯內的工作液體受熱蒸發(fā)，并帶走熱量，該熱量為工作液體的蒸發(fā)潛熱，蒸汽從中心通道流向熱管的冷凝段，凝結成液體，同時放出潛熱，在毛細力的作用下，液體回流到蒸發(fā)段。這樣，就完成了一個閉合循環(huán)，從而將大量的熱量從加熱段傳到散熱段。

但是，目前熱管通常由銅、鋁或其合金制成。由于這些材料相對較高的密度和有限的傳熱能力，熱管在未來的電力設備和數(shù)據(jù)中心中面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。例如，提供數(shù)字銀行服務和視頻流媒體網站的大型數(shù)據(jù)中心能耗極高，是一個比航空業(yè)排放更多的環(huán)境罪魁禍首。因此，減少該行業(yè)的氣候足跡至關重要。研究人員在這里的發(fā)現(xiàn)可能對這些數(shù)據(jù)中心以及其他應用做出重大的節(jié)能貢獻。

石墨烯增強熱管的比傳熱系數(shù)比銅基熱管高3.5倍。這項新發(fā)現(xiàn)為石墨烯增強熱管在輕量化和大容量冷卻應用中的應用鋪平了道路，正如航空電子、汽車電子、筆記本電腦、手機、數(shù)據(jù)中心以及空間電子等許多應用所要求的那樣。石墨烯增強熱管是由高導熱石墨烯組裝而成的薄膜，輔以碳纖維芯增強內表面。研究人員測試了外徑為6mm、長度為150mm的管道。它們在各種電子和電力系統(tǒng)的冷卻方面顯示出巨大的優(yōu)勢和潛力，特別是在需要低重量和高耐腐蝕性的場合。“石墨烯增強熱管的冷部分可以用散熱器或風扇代替，以使冷卻更有效。”，研究人員解釋。

論文地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/nano.202000195編譯：YUXI