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毫米级的液态金属滴热开关:用于“开关”热流的新技术

文章来源: 贤集网       发布时间:2018-03-09
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近日,美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发出一项用于“开关”热流的新技术。


在我们日常生活中,开关很常见,常用于控制各种技术产品和工程系统。机械开关,通常用于锁门和开门,或者用于选择汽车传动系统中的齿轮;电气开关,用于打开或关闭室内灯光;在更小的级别,以晶体管形式存在的电气开关,用于开关电子器件,或者在电路中控制逻辑信号。


近日,美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发出一项用于“开关”热流的新技术。描述研究这一成果的论文“毫米级的液态金属滴热开关(Millimeter-scale liquid metal droplet thermal switch)”发表于《应用物理快报(Applied Physics Letters)》杂志。

长久以来,工程师们一直想要用开关控制热流,然而制造这种热开关是一件极具挑战性的事情。


该项目的联合领导人、机械科学与工程专业教授 William King 表示:“每当在高温区附近存在低温区的时候,就会产生热流。为了控制热流,我们在高温区和低温区之间,设计了一种特殊的热流路径,然后再设计一种在需要时断开热流路径的方法。”


项目的联合领导人、机械科学与工程系的助理教授 Nenad Miljkovic 表示:“这项技术是基于液态金属滴的运动。金属滴可以放置到连通热流的路径上,或者从热流路径中移除,从而限制热流。”


研究人员在一个仿造现代电子系统的系统中,演示了这项技术。在开关的一端,有一个代表电力电子元件的热源;在另一端,有一个用于除热的液态冷却系统。当开关打开时,研究人员能够以高于10 W/cm2 的热流密度除热;当开关关闭时,热流密度降低近100倍。


这项研究为了我们带来一个非常新颖和独到的创意,它的主要价值在于:在电子系统中,控制热流将显着地改善系统性能和可靠性。当然,我们可以想象,这项技术还会有更多的应用场景。


King 表示,下一步的研究,就是将开关和电力电子器件集成到一块电路板上。研究人员称,今年晚些时候,他们会有一个可以工作的原型设备。

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