声波雾化驱动动态流体输送的电子器件无气泡高效冷却技术

来自Shan等的研究人员报道了一种基于声波雾化(acoustic atomization)的动态流体输送技术，通过无气泡蒸发(bubbleless vaporization)解决了传统沸腾冷却中气泡负效应和干涸(dryout)难题。该技术使传热系数较池沸腾(pool boiling)提升12倍（ΔT=10 K），性能系数(COP)达24×104，较喷雾冷却(spray boiling)提高100倍，为高功率电子器件散热提供了革新方案。

　　

这项突破性研究揭示了声波雾化(acoustic atomization)在电子散热领域的革命性应用。当芯片表面温度仅比液体饱和温度高10开尔文(10 K)时，动态微滴输送实现的无气泡蒸发(bubbleless vaporization)展现出惊人的传热性能——其传热系数较传统池沸腾(pool boiling)暴增12倍，而能量效率更是碾压式超越：性能系数(COP)高达24×10⁴，较喷雾沸腾(spray boiling)提升两个数量级。

研究团队巧妙利用声波将液体破碎成微米级雾滴，像精准空投般持续输送至发热部位。这种动态润湿策略不仅杜绝了气泡成核带来的热阻危机，更彻底攻克了薄膜蒸发中的干涸(dryout)魔咒。在氮化镓(GaN)场效应晶体管的实战测试中，该技术上演了"双杀"好戏：芯片温度骤降的同时，直流转换器(DC-DC converter)的能量损耗直降14%，这还不包括冷却系统自身节省的能耗。

与传统方案相比，这项技术如同为电子器件配备了"智能汗腺"——通过按需蒸发(on-demand evaporation)实现精准温控，既避免了单相液冷的高泵功消耗，又规避了两相冷却中气泡捣乱的顽疾。特别值得注意的是，当采用介电流体(dielectric fluid)时，可直接对芯片实施"透心凉"式冷却，这对5G基站和人工智能芯片等高热流密度场景具有重大应用价值。