在当今电子设备迅猛发展的时代，高性能计算、人工智能和电动汽车等领域蓬勃兴起，对散热技术的要求日益攀升。传统散热方式已难以兼顾高性能电子设备对散热效率与空间利用率的需求，微通道液冷散热技术应运而生，其以高效、紧凑的特性成为解决散热难题的关键手段。

一、原理

微通道液冷技术借助微细通道将流体导入电子设备散热部件，利用流体传热性能散热。

微通道水力直径在 10μm 至 1mm 之间，比表面积大且具微尺度换热特性。流体于微通道内流动时，因通道微小，与散热元件接触面积剧增，实现高效热量传递。

工作时，流体与散热元件接触，将热量传导至流体，再借流体流动带走热量，充分发挥流体传热与微通道几何优势。

二、优势

1. 高效散热：微通道高比表面积与微尺度效应使流体热交换效率大幅提升。实验表明，新型微通道液冷板在冷却液质量流量大于 2g/s 时，加热面温度 Tmax 比传统液冷板低近 8K，温度分布更均匀，有效解决高性能电子设备散热难题。

   

2. 体积小、重量轻：微通道尺寸微小，显著减小散热器体积与重量，对航空航天等对空间和重量要求严苛的电子设备意义重大。

   
   

   

3. 适用于高功率密度设备：能承载高至 300W/cm²（普渡大学 CTRC）甚至接近 1000W/cm²（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）的热流密度，是高性能与集成电子器件理想散热方案。

4. 易于批量低成本生产：硅工艺与微加工技术成熟，利于微通道液冷系统低成本批量生产，增强市场竞争力。

   
   

三、挑战

1. 压力损失大：通道微小致流体流动时压力损失大，对泵要求高且增大系统功耗，设计时需综合考量压力损失与泵性能。

2. 芯片冷却不均匀：微通道单相液冷易造成芯片冷却不均，引发热应力过高，影响设备稳定性与寿命。相变冷却虽可改善，但压力损失更大、流动不稳定且可靠性降低。

3. 对加工技术要求高：微通道加工需高精度技术与设备，如光刻、化学刻蚀、电火花加工等，增加成本与难度，对加工设备与工艺要求较高。

四、应用前景

微通道液冷技术因高效、紧凑，在高性能电子设备、数据中心与电动汽车等领域应用前景广阔。在高性能电子设备中，可解决散热困境，提升稳定性与寿命；数据中心对散热效率要求极高，其高效散热与小体积优势凸显；电动汽车动力电池组需高效散热保障稳定与安全，该技术可提供均匀散热效果，延长电池组寿命。

五、创新发展

为攻克挑战，研究者推陈出新。新型微通道液冷板在冷却液通道设锥形翅片等结构，提升热传导效率，增加设计自由度，在空间受限下仍可优化冷却性能；

振荡液冷借机械制动器使冷却液振荡，破坏边界层提升传热能力，具高效散热与易控优点，但需精密控制系统保制动器稳定运行；

多孔介质液冷以微小颗粒堆积或烧结多孔材料构建冷却流道，借多孔介质良好导热性扩换热面积与时间，改善单相液体冷却效果，却也面临压力损失大与流动不稳定挑战。

六、结论与展望

微通道液冷散热技术在多领域应用前景广泛。随着技术持续发展与完善，必将不断创新突破，为高性能电子设备提供更可靠高效散热方案。但也要重视现存挑战与问题，积极探寻解决创新之道。相信不久后，该技术将在更多领域推广应用，助力人类科技进步，便利生活。

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