中国空间科学技术 ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (5): 66-74.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2024.0074
陈洪强,高权,马祥,张永海,魏进家
CHEN Hongqiang,GAO Quan,MA Xiang,ZHANG Yonghai,WEI Jinjia
摘要: 利用纳米流体增强微通道流动沸腾传热是提高高功率电子设备传热性能的有效方法。然而,传统的纳米流体面临制造过程复杂、稳定性差以及无法控制纳米颗粒尺寸的挑战,对整体传热效率产生负面的影响。开发了一种简单的微流控合成策略,能够以连续、高效和高通量的方式制备高度稳定且尺寸可控的二氧化硅纳米流体。特别设计的螺旋微通道反应器仅需通过流速调节,便可实现连续流一步法合成具有30~110nm可控粒径的稳定纳米流体。流动沸腾传热实验结果表明,在较高的流速下(0.4m/s),较小尺寸的纳米颗粒(≤55nm)的传热性能优于较大尺寸(110nm)的纳米颗粒,对于临界热通量(CHF)和传热系数(HTC)的增强分别达到90.9%和68%。沸腾表面润湿性的提高、表面高效成核以及改善的汽泡动力学特性为传热性能的强化提供了理论解释。这些发现不仅为纳米流体的可控制备提供了新方法,还为航空航天、电力电子等功率器件的高效两相芯片冷却提供了新思路。