微反应器启用二氧化纳米流体的一步高通量流体合成,用于高效的池沸热管理电力电子的功率电子
Yajie Yu1, Junsheng Hou1, Li Ma1
1School of Chemical Engineering and Technology, Xi'an Jiaotong University, 28 Xianning West Road, Xi'an 710049, Shaanxi, P. R. China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|December 5, 2025
概括
这项研究开发了一种连续二氧化 (TiO2) 纳米流体生产方法,用于增强相变冷却. 在沸实验中,纳米流体提高了17%的临界热量流量和39%的传热系数.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 热力工程是热力工程中的一个.
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 对于5G基站和数据中心等高热量流应用,相变冷却至关重要.
- 纳米流体可以增强冷却,但需要稳定,高通量生产和理解的机制.
- 目前对纳米流体对水池沸中的泡行为影响的理解是有限的.
研究的目的:
- 开发一种高通量微反应器,用于连续,单步合成稳定的二氧化 (TiO2) 纳米流体.
- 为了研究合成的TiO2纳米流体的沸池热传递性能.
- 阐明TiO2纳米流体中增强热传递背后的机制.
主要方法:
- 使用微反应器以2L/h的速度连续制备TiO2纳米流体.
- 特性纳米流体稳定性在20和80°C下持续40天.
- 进行了水池沸实验,以测量临界热量流 (CHF) 和传热系数 (HTC).
- 分析了泡的行为,斑点状沉积和微层的形成.
主要成果:
- 实现了连续的TiO2纳米流体生产 (2L/h),尺寸分布窄 (28nm) 和40天的稳定性.
- 观察到CHF的17%提升和HTC的39%增加.
- 在沸过程中记录了墙壁温度的10.3°C降低.
- 证明核化位点密度增加,泡体积减少,微层面积扩大.
- 经过5小时的操作,证实没有显著的芯片温度升高.
结论:
- 开发的微反应器可以在工业范围内合成稳定的TiO2纳米流体.
- TiO2纳米流体显著提高了游泳池沸热传递性能.
- 增强的核化,改变的泡动力学和改进的微层形成推动了热传输的改进.
- 这些发现为应用纳米流体在电子设备冷却方面提供了宝贵的见解.
