基于高导热定形相变储热材料散热器的传热机理研究

目前散热已成为电子芯片技术进一步发展的瓶颈。电子芯片工作的特点是：待机及低负荷运行时发热量少，高负荷运行时发热量大，瞬间温升快，芯片易烧毁；一些化工反应过程也存在类似特点，慢速反应时产热少，温度易控制，而过速反应则会出现热失控现象，烧毁催化剂和反应器。应用高导热定形相变蓄热材料，不但可以有效提高系统抗高负荷热冲击的能力而且能实现对散热过程的有效控制，以保证电子器件、反应器等关键设备稳定、安全地运行。本项目拟利用有机相变材料和无机基材的功能特点，设计制备和表征具有高导热系数的定形相变蓄热材料。从热量传递的基本原理出发，将高换热系数的相变蓄热过程与传统散热器主要依靠空气强制对流（或自然对流）的换热过程相结合，研究应用高导热相变蓄热材料散热器的传热机理，提出可靠的理论与数学模型，通过专用散热过程模拟软件FLUENT ICPAK对该过程进行数值模拟与实验验证，可为该类散热器的设计和应用提依据。

目前散热已成为电子芯片技术进一步发展的瓶颈。电子芯片工作的特点是：待机及低负荷运行时发热量少，高负荷运行时发热量大，瞬间温升快，芯片易烧毁；一些化工反应过程也存在类似特点，慢速反应时产热少，温度易控制，而过速反应则会出现热失控现象，烧毁催化剂和反应器。应用高导热定形相变蓄热材料，不但可以有效提高系统抗高负荷热冲击的能力而且能实现对散热过程的有效控制，以保证电子器件、反应器等关键设备稳定、安全地运行。本课题利用有机相变材料和无机基材的功能特点，设计制备和表征具有高导热系数的定形相变蓄热材料。从热量传递的基本原理出发，将高换热系数的相变蓄热过程与传统散热器主要依靠空气强制对流（或自然对流）的换热过程相结合，研究了应用高导热相变蓄热材料散热器的传热机理，提出可靠的理论与数学模型，通过专用散热过程模拟软件FLUENT ICPAK 对该过程进行数值模拟与实验验证。研究结果表明，基于有机/无机复合相变材料的电子器件散热装置能有效提高电子设备的抗冲击能力，实验与数值模拟结果可为该类散热器的设计和应用提依据。