机械工程学报

作者：黄家乐, 李萍, 邓亮明, 陈志鹏, 周伟, 向建化

单位：1. 广州大学机械与电气工程学院 广州 510006;2. 厦门大学机电工程系 厦门 361002

关键词：热二极管,仿生设计,不对称微结构,传热性能；

基金：国家自然科学基金资助项目(51975135,52005422,52375418)。

传统热管的传热方向取决于热管的温度梯度，特别是当冷凝段温度高于蒸发段温度时，热量将会从冷凝段转移到蒸发段，从而导致电子元件过热。在此背景下，设计具有不对称浸润微结构热二极管，并采用激光蚀刻方法在硅片上加工出该微结构作为热管吸液芯，由于液体在微结构作用下受到不对称的流动阻力，使得液体能在热管内部的微结构通道单向输运，从而可以实现长距离的单向传热过程。通过理论分析方法，对二维微结构表面的不对称流动阻力进行计算，分析热二极管正反向的传热机理。通过改变操作参数的方法，试验研究并重点分析加热功率、充液率和倾斜角对正反向传热性能的影响规律。研究结果表明，当热二极管的充液率为16.7%，加热功率在3～5 W时其单向传热性能较好，在4 W时正反向的热阻比可达到4倍。所提出的基于不对称流动阻力的热二极管的设计与制造方法，为单向传热散热器件的研究提供新思路。

来源：2024年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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