提出了一种新型扇形穴-梯形肋微通道散热器,采用单变量方法从速度、压降和温度方面分别对比了单一空穴或肋与组合结构的性能。基于强化传热因子和熵产最小法对微散热器进行了整体评估。结果表明：空穴和肋的组合使用,使得边界层周期性地中断和再发展,空穴和肋组合的散热效果优于单一的肋或穴。在雷诺数（Re）为1 300时,强化传热因子为1.535 4,远高于梯形肋的1.355和扇形空穴的1.28。熵产分析表明,组合结构的不可逆损失最小,这与强化传热因子结果相一致。
微通道热沉 穴 肋 热管理 强化传热因子 熵产分析 microchannel heat sink cavity rib thermal management enhanced heat transfer factor entropy generation analysis
长春理工大学 高功率半导体激光国家级重点实验室,长春 130022
通过设计基于金刚石微槽结构的复合热沉,利用不同材料的热导率差异改变热流传导方向,以优化垂直腔面发射半导体激光器（VCSEL）面阵由于温度分布不均匀导致的中心热量堆积的问题,从而改善激光器面阵整体的输出功率,提高可靠性。基于有限元分析法建立三维热电耦合模型,研究了VCSEL面阵单元排布方式对激光器热串扰效应的影响,同时还研究分析了金刚石复合热沉中微槽形状和位置的变化对半导体激光器内部温度的影响,设计最优结构对激光器的出光性能做进一步优化。采用金刚石复合热沉后的垂直腔面发射激光器面阵,与传统金刚石热沉的封装结构相比,激光器发光单元的温度差值降低了29%,为大面积半导体激光器面阵的输出功率优化提供了新思路。
半导体激光器 金刚石复合热沉 微槽结构 有限元分析法 热管理 semiconductor lasers diamond composite heat sink micro groove structure finite element analysis method thermal management
国防科技大学 空天科学学院 材料科学与工程系, 长沙410073
碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性, 广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域, 成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相, 如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力; 优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻; 热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体; 设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法, 提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外, 本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向, 即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素, 优化探索高效、低成本的制备工艺; 深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理, 灵活运用复合材料结构与性能的构效关系, 以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。
热管理 高导热 碳化硅 复合材料 综述 thermal management high thermal conductivity silicon carbide composite review
随着红外探测技术手段的多样化发展，红外隐身技术的需求日益迫切。由于传统的红外隐身技术面临着多途径目标探测和多功能兼容的严峻挑战，因此研究光学微纳结构红外隐身技术有着十分重要的意义。基于局域共振机制的亚波长尺度的光学微纳结构，极大地丰富了人们对光的传输行为的调控。在红外隐身技术领域，光学微纳结构可以针对红外辐射特性进行材料和结构的精细化设计，从而满足理想红外隐身发射光谱的需求，为发展更加多光谱、多功能、自适应的红外隐身技术提供全新的解决方案。文中围绕红外隐身技术的相关研究，首先介绍了多层薄膜吸收体、金属表面等离子激元、基于相变材料薄膜可调吸收体、智能化设计光学微纳结构实现光谱响应的基本原理，在此基础上，重点回顾了近年来基于光学微纳结构的红外隐身技术新特点，包括多光谱红外隐身技术、多功能红外隐身技术、自适应红外隐身技术的发展现状。最后，梳理了光学微纳结构红外隐身技术所存在的不足及面临的困难并对未来的研究方向和发展趋势进行了展望。
红外隐身 热管理 超材料 选择性发射体 相变材料 infrared stealth thermal management metamaterials selective emitter phase change materials 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230197
中国电子科技集团公司第四十三研究所微系统安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230088
半导体单光子雪崩二极管可实现微弱信号的探测, 在量子通讯、激光雷达和大气探测等领域具有重要应用。虽然半导体单光子雪崩二极管的性能主要取决于探测芯片设计、流片工艺和外围匹配电路的设计, 但后续的封装技术对其探测性能也有重要的影响。聚焦多年来半导体单光子雪崩二极管的封装发展, 简要介绍了相应封装形式和技术, 以及封装对于雪崩二极管性能的影响, 最后对半导体单光子雪崩二极管的封装发展前景做出了展望。
半导体单光子雪崩光电二极管 封装技术 暗计数 探测效率 热管理技术 光路耦合技术 semiconductor single-photon avalanche photodiodes packaging technology dark countings detection efficiency thermal management technology optical coupling technology
海南大学, 南海海洋资源利用国家重点实验室, 海口 570228
由于氮化铝纳米线具有优异的导热性, 国内外学者对其进行了广泛研究。本文以三聚氰胺和氟化钇为添加剂, 采用直接氮化法制备了氮化铝纳米线。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、能谱仪(EDS)等表征了氮化铝纳米线的晶体结构和微观形貌, 分析了三聚氰胺和氟化钇对氮化反应的促进作用, 研究了不同含量的三聚氰胺和不同反应温度对制备氮化铝纳米线的影响。结果表明: 添加三聚氰胺可以提高氮化反应速率, 促进纳米线的生成; 当反应温度为1 200 ℃, 铝粉和三聚氰胺质量比为1∶4, 氟化钇掺量为5%(质量分数)时, 成功制得了高长径比的氮化铝纳米线。
AlN纳米线 三聚氰胺 热管理材料 导热填料 直接氮化法 生长机理 AlN nanowire melamine thermal management material thermally conductive filler direct nitriding method growth mechanism
强激光与粒子束
2022, 34(3): 031005
1 天津大学 材料科学与工程学院, 天津300350
2 北京大学 材料科学与工程学院, 北京100871
能源枯竭问题已经成为人类社会可持续发展的阻碍。据统计, 建筑能耗约占我国能源消费总量的20%, 因此通过调控太阳光辐射和物体红外热辐射来进行智能光热管理, 达到自适应环境温度和降低能耗的目的, 具有重大的意义。本文综述了近年来仿生光热管理智能高分子材料的重要研究进展, 包括具有温度自适应特性的太阳光辐射动态调控和红外热辐射动态调控的智能高分子材料。首先介绍了具有温度自适应特性的液晶和水凝胶材料在太阳光辐射动态调控方面的应用, 然后介绍了在中长红外波段具有可调发射率的红外热辐射动态调控高分子材料。最后, 讨论了仿生光热管理智能高分子材料在未来发展和潜在应用方面的机遇和挑战。
光热管理 太阳光辐射 红外热辐射 液晶 水凝胶 optical and thermal management solar radiation infrared thermal radiation liquid crystal hydrogel
强激光与粒子束
2021, 33(11): 111012
1 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
2 中国地质大学(北京)工程技术学院, 北京 100083
3 北京大学 集成电路学院, 北京 100091
近年来, 以嵌入式微流体液冷散热技术为代表的主动热管理因其优异的散热性能而被广泛研究。然而, 嵌入式微流体液冷散热技术常使用体积较大的外置泵、阀等构成流体回路, 以致该技术难以应用于现有的射频微系统。该文提出了一种集成压电微泵阵列的一体化自闭环微系统热管理方法, 并完成了该微系统样机的设计与研制。在常温、高温与低温环境下分别对该微系统样机供液流量及散热性能进行了测试。常温测试结果表明, 在芯片热流密度为250.9 W/cm2时, 芯片表面温升能控制在56 ℃以下, 而集成的2×2压电微泵阵列实现了高达57 mL/min的供液流量。该技术可用于解决高功率射频微系统的高效一体化热管理问题。
热管理 微系统 压电微泵 热流密度 内嵌微通道 thermal management microsystem piezoelectric pump heat flux embedded microchannel
