【儀表網 研發快訊】近日，上海交大機械與動力工程學院制冷與低溫工程研究所王如竹教授ITEWA團隊在Cell姊妹刊Device上發表了題為“Passive thermal management of electronic devices”的展望論文，系統探討了電子設備熱管理技術的分類、評價指標及其典型應用場景，深入分析了基于軟件(如溫度控制算法設計)和硬件(如基于吸附貯濕的發汗冷卻、輻射制冷和相變材料)的先進被動熱管理技術關鍵挑戰和發展方向，為構建“軟硬兼施”的綜合熱管理方案奠定基礎。制冷與低溫工程研究所博士生劉浩然為論文第一作者，王如竹教授為通訊作者。
散熱已成為制約電子設備發展最主要的瓶頸。電子設備硬件熱管理技術可分為熱傳導(如熱界面材料)、閉式冷卻(通過循環介質在設備內部強化傳熱，如熱管、微通道、浸沒冷卻等)、開式冷卻(將熱量散發到周圍環境中，如自然對流、輻射等)、外加冷源(如熱電制冷)和熱儲能(如相變材料)等方式。良好的熱設計需要不同熱管理技術的綜合應用，因此明確不同熱管理技術的基本原理、評價指標和適用場景將有助于優化設計方案，滿足設備在不同使用場景下的散熱要求。
受許用功耗和溫度等熱約束的限制，電子設備可能長期處于部分負荷工作狀態，這為電子設備溫度控制提出了更高的要求。先進溫度控制算法如模型預測控制和強化學習等的應用，有望在不改變硬件熱設計的前提下提高設備性能，充分發揮已有散熱能力。此外，溫度控制算法的設計通常依賴設備的熱模型，而設備熱模型的構建涵蓋多種技術路徑。為提升軟件熱設計效率，能夠快速計算設備關鍵節點溫度的簡化熱模型構建方法也是電子設備軟件熱管理技術的重要組成部分。論文討論的被動散熱技術有望適用于電池、太陽能光伏板等其他設備。這類設備與電子設備具備相似的傳熱特性，即設備內部主要依靠導熱，表面則依賴輻射和對流散熱。因此，電子設備的熱管理研究可為其他設備提供參考，進而推動多領域熱管理技術的共同進步。
王如竹教授領銜的“能源-水-空氣”交叉學科創新團隊ITEWA長期致力于解決能源、水、空氣交叉領域的前沿基礎性科學問題和關鍵技術，旨在通過學科交叉實現材料-器件-系統層面的整體解決方案，推動相關領域的進展。團隊近年來在Science、 Nature Reviews Materials、 Energy & Environmental Science等期刊發表了系列跨學科交叉論文。
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