科研進(jìn)展
青海鹽湖所研究團(tuán)隊(duì)利用復(fù)合相變儲(chǔ)能材料優(yōu)化電子器件熱管理取得進(jìn)展
新型傳熱技術(shù)對(duì)電子器件的正常運(yùn)行至關(guān)重要，熱管理能力不足可能導(dǎo)致其性能下降及關(guān)鍵組件故障，由于電子器件具備高集成度、高能量密度和強(qiáng)充放電能力，其在瞬態(tài)過程中產(chǎn)生的高熱通量也將帶來潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。相變熱界面材料應(yīng)用于電子器件散熱能夠顯著提高導(dǎo)熱性能并降低熱阻，而其導(dǎo)熱性、儲(chǔ)熱能力、穩(wěn)定性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等要求相互制約，有效疏散瞬態(tài)高熱通量的熱管理技術(shù)是高功率密度電子器件目前面臨的難題之一。
青海鹽湖所溶液結(jié)構(gòu)與界面課題組研究團(tuán)隊(duì)以三水醋酸鈉（SAT）作為相變材料，多孔膨脹石墨構(gòu)建封裝空間，設(shè)計(jì)了一種無機(jī)相變薄膜。通過膨脹石墨在不同方向?qū)娱g交聯(lián)形成3D多孔支撐骨架構(gòu)建“熱橋”，實(shí)現(xiàn)熱量多維度傳遞。并且當(dāng)電子器件臨界熱失控，相變薄膜主動(dòng)儲(chǔ)存熱量，該“熱傳導(dǎo)+熱吸收”的雙重?zé)峁芾頇C(jī)制有效緩沖電子器件瞬時(shí)熱通量，且PVDF的引入使相變薄膜獲得熱誘導(dǎo)柔性、良好的阻燃與電絕緣性能。研究結(jié)果使熱失控電池模塊溫度降低10?℃，CPU表面溫度降低20?℃。
此外，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種新型雙連續(xù)相變熱界面材料，由石蠟和柔性分子苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）組成的儲(chǔ)熱相（PCM），由粘附性聚氨酯和導(dǎo)熱介質(zhì)氮化硼組成導(dǎo)熱相。通過剪切力和優(yōu)化的兩相體積比促進(jìn)氮化硼取向，在高PCM含量的雙連續(xù)結(jié)構(gòu)中形成織構(gòu)化的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。并引入SBS提高其抗彎性和熱穩(wěn)定性。研究結(jié)果使可穿戴設(shè)備的表面溫度降低23℃。
上述研究針對(duì)新能源汽車電池、高性能計(jì)算及可穿戴電子產(chǎn)品熱管理中的應(yīng)用提供了一定理論基礎(chǔ)和實(shí)踐參考，為提高電子系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了一種新策略，在綠色算力熱管理范式、降低數(shù)據(jù)中心PUE、提升可再生能源消納能力、推動(dòng)算力基礎(chǔ)設(shè)施零碳化進(jìn)程具有潛在的研究和應(yīng)用價(jià)值。
相關(guān)成果以“Thermal absorption?enhancement of a flexible hydrated salts?phase change film for efficient thermal dissipation?of?electronic devices?(DOI: 10.1016/j.energy.2025.137704)”“Phase Change Thermal Interface Film with Bicontinuous and Textured Filler Network for Efficient Wearable Heat Dissipation (DOI: 10.1016/j.cej.2024.156922).”為題發(fā)表于Energy和Chem. Eng. J?，第一作者分別為博士生王啟睿和碩士生趙嘉卿，通訊作者為青海鹽湖所年洪恩研究員、北京大學(xué)王相副研究員與中國地質(zhì)大學(xué)（北京）李金洪教授。該工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（No. 52474445）、國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（No. 22105206）、青海省基礎(chǔ)研究計(jì)劃-團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2025-ZJ-901T）、青海省昆侖英才計(jì)劃和北京市科技新星人才計(jì)劃的支持。
復(fù)合相變薄膜制備工藝及應(yīng)用原理示意圖
基于雙連續(xù)相變熱界面材料模擬可穿戴電子器件皮膚熱管理示意圖及不同狀態(tài)下發(fā)熱電子元件引起皮膚（模擬）表面溫度變化情況比較
?審核：劉忠
