探索走光

本文开辟了一种基于高功能感触电磁泵做为启动源的液态金属小通道冷却技艺，用于高热通量电子器件热办理。探索觉察：

1）回旋永磁体启动的高功能感触电磁泵最大也许形成kPa压头和3.24L/min流量，为液态金属小通道散热器供应了充沛的启动力；

2）在热源温升坚持在50°C下列的前提下，液态金属冷却系统也许完成高达W/cm2的散热须要，而且经过提高电磁泵转速的方法也许显著抬高热办理系统的冷却功能；

3）来往热阻是影响高热流密度热办理散热本领的要害要素。与保守导热硅脂比拟，液态金属热界面材料也许下降来往热阻（约18.4%）。

华文撮要

本文开辟了一种用于冷却高热流密度电子设置的液态金属小通道散热办法。打算了一种由回旋永磁体启动的高功能感触电磁泵，压头为kPa，流量为3.24L/min，也许餍足液态金属小通道散热须要。

为了探索其泵送本领和冷却功能，设立了基于液态金属小通道热办理的熟练测试系统。效果声明，在热源温升坚持在50°C下列的前提下，液态金属冷却系统也许完成高达W/cm2散热须要。经过抬高永磁体转速也许显著提高热办理系统的冷却功能。其它，来往热阻对散热本领起着相当要害的影响。引入液态金属热界面材料可下降来往热阻（约18.4%）。

这项办事为大热功率和高热通量的电气设置热办理供应了可行的冷却战略。

探索后台及意义

跟着电子设置向高功率密度和袖珍化方位仓卒进展，废热做为不行防止的副产品对电子设置形成强大影响，以至致使电子器件毛病和退步。在有限空间内为大功率器件开辟一种有用的热办理办法是一项强大挑战。

基于微/小通道冷却技艺被以为是一种很有出路的高热流密度电子器件热办理技艺，这重要收获于其优秀的换热系数和较大的对流换热面积。但是，保守冷却剂固有的热物理性质严峻束缚了微/小通道散热器的冷却功能。

频年来，具备优异热导率、高沸点和低粘度的室温镓基液态金属被以为是一种优秀的热办理冷却工质。高电导率的液态金属还也许经过电磁技艺启动。然则，由于直流电磁泵（DC-EMP）在大电流的前提下存在电流分散效应以及液态金属与电极之间的电化学反映，这将极大束缚基于液态金属的微/小通道冷却系统的散热本领。与DC-EMP比拟，带有回旋永磁体的感触电磁泵（PM-EMP）也许供应较高的启动本领。

本文开辟了一种基于高功能PM-EMP的液态金属小通道散热技艺，用于高热流密度电子器件的热办理。其它，还对液态金属小通道散热系统的传热和启动功能实行了详细探索。经过本探索，可为大热功率和高热通量的电气设置热办理系统供应可行的冷却战略。

探索实质及重要论断

基于高功能感触电磁泵（PM-EMP），开辟了一种用于高热流密度热办理的小通道散热技艺。采纳泵体与支柱组织轭铁一体化打算，研发出一种高功能PM-EMP。经过道理熟练，考证了PM-EMP的启动功能。该泵在r/min时，最大也许供应kPa的压头和3.24L/min的流量，这象征着PM-EMP完万也许充足启动小通道散热器中的液态金属。探索还觉察，增大转速也许显著抬高PM-EMP启动功能。其它，值得注重的是，压头随流量安稳降落，使PM-EMP运转更为安稳。

为了探索传热和流体动力学特征，设立了液态金属小通道热办理的熟练测试系统。效果声明，当热源温升（ΔTh）低于50°C时，冷却系统可完成W/cm2的散热须要。值得注重的是，抬高转速n（希奇是在n从r/min变动到r/min时）也许显著提高液态金属小通道散热本领。来往热阻是影响高热流密度热办理散热本领的要害要素。与保守导热硅脂比拟，导热优秀的液态金属热界面材料能更有用地下降来往热阻（约18.4%），这将显著下降热源的温升（当n=r/min,q=W/cm2时，ΔTh下降了7.4°C）。因而，以高功能感触电磁泵为启动源的液态金属小通道冷却技艺在大热功率及高热流密度电子器件的热办理方面具备广博的运用前程。

图1PM-EMP阐述

（a）三维示妄念；（b）横截面示妄念；（c）办事道理图；（d）实验样机。

图2不同热办理系统描写

（a）示妄念；（b）熟练平台。

图3PM-EMP的启动功能

图4在不同的转速下ΔTh随q的变动

（a）运用液态金属导热脂；（b）运用保守导热硅脂。

图5（a）不必转速下小通道散热器的传热特征；（b）R’capacity和Rother随n的变动。

原文消息

Highheatfluxthermalmanagementthroughliquidmetaldrivenwithelectromagneticinductionpump

ChuankeLIU,ZhizhuHE

做家单元：

DepartmentofVehicleEngineering,CollegeofEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing083,China

Abstract：

Inthispaper,anovelliquidmetal-basedminichannelheatdissipationmethodwasdevelopedforcoolingelectricdeviceswithhighheatflux.Ahigh-performanceelectromagneticinductionpumpdrivenbyrotatingpermanentmagnetsisdesignedtoachieveapressureheadofkPaandaflowrateof3.24L/min,whichcouldenabletheliquidmetaltoremovethewasteheatquickly.Theliquidmetal-basedminichannelthermalmanagementsystemwasestablishedandtestedexperimentallytoinvestigatethepumpingcapacityandcoolingperformance.TheresultsshowthattheliquidmetalcoolingsystemcandissipateheatfluxuptoW/cm2withkeepingthetemperatureriseoftheheatsourcebelow50°C.Itcouldremarkablyenhancethecoolingperformancebyincreasingtherotatingspeedofpermanentmagnets.Moreover,thermalcontactresistancehasacriticalimportancefortheheatdissipationcapacity.Theliquidmetalthermalgreaseisintroducedtoefficientlyreducethethermalcontactresistance(adecreaseofabout7.77×10?3°C/W).Thispaperprovidesapowerfulcoolingstrategyforthermalmanagementofelectricdeviceswithlargeheatpowerandhighheatflux.

Keywords:

highheatflux,liquidmetal,electromagneticpump,minichannelheatsink,thermalinterfacematerial

Citethisarticle

ChuankeLIU,ZhizhuHE.Highheatfluxthermalmanagementthroughliquidmetaldrivenwithelectromagneticinductionpump.Front.Energy,

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