随着电子技术在消费电子、航空航天、汽车和电力电子等领域的快速发展与集成，设备变得越来越紧凑，而其功率密度也急剧上升[[1], [2], [3]]。这种演变不可避免地带来了严重的热管理挑战，表现为热流显著增加，超过100 W/cm2，并且随着技术的不断创新而持续上升[[4], [5], [6]]。升高的工作温度不仅会降低设备可靠性和运行性能，还会缩短使用寿命，这使得有效热管理变得至关重要[[7], [8], [9]]。传统的散热方法，如自然对流冷却、风冷散热器和传统液冷换热器，由于其有限的散热能力和较大的体积，已无法满足当前的小型化趋势和效率要求[[10], [11], [12], [13], [14]]。
微通道散热器（MCHS）由Tuckerman和Pease首次提出[[15]]，由于其显著增强的热传递性能而成为一种有效的解决方案。与传统冷却技术相比，MCHS通过利用相对较大的热传递表面积（通常微尺度流体通道的液压直径小于1毫米[[16], [17], [18], [19]]），在热效率上有了显著提升。实验和数值研究表明，MCHS由于增加了表面积相互作用而显著提高了热传递速率，尽管这通常伴随着压降的增加，因此需要优化设计以实现平衡的热-水力性能[[20], [21], [22]]。图1展示了通过不同制造工艺制造的微通道散热器的实际应用[[23], [24], [25]]。尽管具有明显优势，但传统的制造方法（如微机械加工、化学蚀刻和激光钻孔）在几何复杂性、精确尺寸控制、内部表面粗糙度和材料浪费方面存在固有限制，这些限制严重限制了MCHS设计在应对现代电子冷却需求方面的潜力[[26,27]]。
相比之下，增材制造（AM），也称为3D打印，由于其独特的制造复杂几何形状、优化材料利用和显著缩短生产周期的能力，彻底改变了MCHS的制造范式[[28,29]]。与减材制造方法不同，诸如选择性激光熔化（SLM）[[30], [31], [32]]、激光粉末床熔融（LPBF）[[33], [34], [35]]、直接金属激光烧结（DMLS）[[36], [37], [38]]和数字光处理（DLP）[[39], [40], [41]]等一系列AM技术可以实现高度复杂的设计，并提供无与伦比的设计自由度。这种能力允许复杂的内部微通道配置、拓扑优化的几何形状、多尺度结构集成，甚至仿生设计，所有这些都有助于显著提高热管理效率。此外，AM可以直接生产接近净形状的组件，减少组装需求，从而最小化热接触阻力，并实现有利于对流热传递优化的定制表面粗糙度模式。AM工艺的最新进展进一步提高了其精度、尺寸准确性和表面光洁度，使其越来越适用于高性能电子冷却的商业应用。
尽管具有这些优势，但将AM应用于MCHS制造仍面临独特挑战，包括材料兼容性限制、残余应力、孔隙形成以及表面粗糙度引起的压降增加。这些问题凸显了对AM技术及其对MCHS性能影响的系统评估和批判性分析的必要性。因此，表1对比了AM和传统制造方法的相对优势、局限性和实际挑战（包括尺寸精度、材料兼容性和粘接/封装要求）。图2总结了过去十年中增材制造的微通道散热器（AM-MCHS）研究的规模和工艺分布。图2(a)显示，自2021年以来，相关出版物的数量进入了快速增长阶段。图2(b)表明，基于激光的AM在MCHS制造中占据主导地位，而基于光聚合的陶瓷/聚合物方法逐渐被采用。随着可制造复杂性和性能要求的提高，金属激光AM仍然是AM-MCHS当前的研究焦点。
过去十年中，关于增材制造的微通道散热器（AM-MCHS）的研究在材料、工艺、结构设计和性能评估方面取得了快速进展，产生了大量的综述文献（如表2所示）。大多数现有调查按工艺类别或代表性配置组织，并强调案例汇编。然而，对材料-工艺-结构-性能关系的系统综合以及基于新优化方法的AM-MCHS的可行性分析仍然相对有限。因此，本文提供了AM-MCHS当前前沿的全面综述，统一了可打印材料、主要AM制造路线和微通道架构的演变。关键的是，它将可行性和可制造性提升到了文献中以前未充分强调的中心位置。本文提出了一个可行的决策框架，将AM制造路线与设计类别相对应，其中整合了关键制造限制（包括材料兼容性、残余应力、孔隙率、表面粗糙度、几何偏差和后处理可行性），以明确每种AM制造路线的结构和应用边界。同时，重点考察了创新设计方法，特别是拓扑优化（TO）、机器学习（ML）和多材料集成。此外，还分析了影响热传递性能的关键因素，如内部表面粗糙度、几何复杂性和热性能与水力性能之间的权衡。最后，回顾了AM-MCHS的演变，评估了技术挑战和瓶颈，并提出了未来研究的建议，为研究人员和工程师提供了提高AM-MCHS在先进热管理解决方案中的有效性和适用性的重要指导。
