高功率散熱新方案！大尺寸鋁均熱板突破560W 極限功率

熱設(shè)計 2025-11-27

來源：International Communications in Heat and Mass Transfer

鏈接：https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2025.109848

01 背景介紹

隨著高功率電子設(shè)備與先進能源系統(tǒng)的快速發(fā)展，功耗激增與散熱空間縮減給熱管理技術(shù)帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。電子設(shè)備的可靠運行與其工作溫度密切相關(guān)，溫度每升高 10℃，故障率可能翻倍，因此高效熱管理技術(shù)已成為電子設(shè)計的核心要素，對保障設(shè)備長期穩(wěn)定運行至關(guān)重要。現(xiàn)有散熱技術(shù)中，主動冷卻依賴外部電源，適配性與傳熱效率有限；傳統(tǒng)被動冷卻技術(shù)難以滿足高功率場景需求。蒸汽腔作為二維平面散熱器件，應(yīng)用范圍更廣，但大面積、輕量化、高性能鋁均熱板（LAVC）的制造仍面臨難題 —— 鋁合金表面致密氧化層阻礙復(fù)合吸液芯制備與殼體密封，現(xiàn)有技術(shù)在多尺度鋁吸液芯制備和大面積密封上存在局限。

02 成果掠影

近日，華南理工大學(xué)楊舒團隊采用燒結(jié)和釬焊工藝制造了一種具有成本效益的鋁均熱板（604 mm × 298 mm）。其多層金屬網(wǎng)芯體形成多尺度孔隙結(jié)構(gòu)以降低熱阻，釬焊層形成均勻枝晶結(jié)構(gòu)保障密封可靠性；系統(tǒng)研究填充率（80%、100%、120%）與重力取向（橫向 0°、垂直 90°）對熱性能的影響，結(jié)果顯示：橫向取向時熱性能隨填充率升高穩(wěn)步提升，120% 填充率下極限功率達(dá) 280W；垂直取向（重力輔助）下，100% 填充率性能最優(yōu)，極限功率達(dá)560W（為傳統(tǒng)鋁板材的 7 倍）、最小熱阻0.061 K/W、有效導(dǎo)熱系數(shù)13410.4 W/(m·K) ；紅外成像驗證 LAVC 具備快速熱擴散、優(yōu)異溫度均勻性及熱點抑制能力，證明其在復(fù)雜熱管理場景中可實現(xiàn)高功率承載與穩(wěn)定運行。研究成果“Thermal management of high-power systems via aluminum vapor chambers: fabrication and characterization ”為題發(fā)表在《International Communications in Heat and Mass Transfer》。