【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，上海交大機械與動力工程學院制冷與低溫工程研究所王如竹教授ITEWA團隊在Cell姊妹刊Device上發(fā)表了題為“Passive thermal management of electronic devices”的展望論文，系統(tǒng)探討了電子設(shè)備熱管理技術(shù)的分類、評價指標及其典型應(yīng)用場景，深入分析了基于軟件(如溫度控制算法設(shè)計)和硬件(如基于吸附貯濕的發(fā)汗冷卻、輻射制冷和相變材料)的先進被動熱管理技術(shù)關(guān)鍵挑戰(zhàn)和發(fā)展方向，為構(gòu)建“軟硬兼施”的綜合熱管理方案奠定基礎(chǔ)。制冷與低溫工程研究所博士生劉浩然為論文第一作者，王如竹教授為通訊作者。
 

　　散熱已成為制約電子設(shè)備發(fā)展最主要的瓶頸。電子設(shè)備硬件熱管理技術(shù)可分為熱傳導(如熱界面材料)、閉式冷卻(通過循環(huán)介質(zhì)在設(shè)備內(nèi)部強化傳熱，如熱管、微通道、浸沒冷卻等)、開式冷卻(將熱量散發(fā)到周圍環(huán)境中，如自然對流、輻射等)、外加冷源(如熱電制冷)和熱儲能(如相變材料)等方式。良好的熱設(shè)計需要不同熱管理技術(shù)的綜合應(yīng)用，因此明確不同熱管理技術(shù)的基本原理、評價指標和適用場景將有助于優(yōu)化設(shè)計方案，滿足設(shè)備在不同使用場景下的散熱要求。
 

　　受許用功耗和溫度等熱約束的限制，電子設(shè)備可能長期處于部分負荷工作狀態(tài)，這為電子設(shè)備溫度控制提出了更高的要求。先進溫度控制算法如模型預測控制和強化學習等的應(yīng)用，有望在不改變硬件熱設(shè)計的前提下提高設(shè)備性能，充分發(fā)揮已有散熱能力。此外，溫度控制算法的設(shè)計通常依賴設(shè)備的熱模型，而設(shè)備熱模型的構(gòu)建涵蓋多種技術(shù)路徑。為提升軟件熱設(shè)計效率，能夠快速計算設(shè)備關(guān)鍵節(jié)點溫度的簡化熱模型構(gòu)建方法也是電子設(shè)備軟件熱管理技術(shù)的重要組成部分。論文討論的被動散熱技術(shù)有望適用于電池、太陽能光伏板等其他設(shè)備。這類設(shè)備與電子設(shè)備具備相似的傳熱特性，即設(shè)備內(nèi)部主要依靠導熱，表面則依賴輻射和對流散熱。因此，電子設(shè)備的熱管理研究可為其他設(shè)備提供參考，進而推動多領(lǐng)域熱管理技術(shù)的共同進步。
 

　　王如竹教授領(lǐng)銜的“能源-水-空氣”交叉學科創(chuàng)新團隊ITEWA長期致力于解決能源、水、空氣交叉領(lǐng)域的前沿基礎(chǔ)性科學問題和關(guān)鍵技術(shù)，旨在通過學科交叉實現(xiàn)材料-器件-系統(tǒng)層面的整體解決方案，推動相關(guān)領(lǐng)域的進展。團隊近年來在Science、 Nature Reviews Materials、 Energy & Environmental Science等期刊發(fā)表了系列跨學科交叉論文。