[发明专利]微型液体冷却系统及其微型流体驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型液体冷却系统，特别是关于一种用于对发热电子元件进行冷却的微型液体冷却系统及其微型流体驱动装置。

背景技术

随着电脑产业的迅速发展，CPU追求高速度化，高功能化及小型化所衍生的散热问题越来越严重，这在笔记本电脑等内部空间狭小的电子装置中更为突出。如果无法将笔记本电脑内CPU等电子元件所产生的热量及时有效地散发出去，将极大地影响电子元件的工作性能，同时还会缩减电子元件的使用寿命，因此业界通常采用一冷却装置来对电子元件散热。

在众多的冷却技术中，液体冷却是一种极为有效的冷却方式。传统的液体冷却系统为由吸热体、散热体、机械泵及传输管所构成的一回路，该回路中填充有冷却液，冷却液在该吸热体处吸收电子元件所产生的热量，经传输管传至散热体后放出热量。在该机械泵的驱动作用下，该冷却液在回路中不断循环，从而源源不断地带走该电子元件所产生的热量。

由于传统的液体冷却系统中机械泵所占用的空间较大，而难以用于笔记本电脑等内部空间狭小的电子装置中对电子元件进行冷却。为将液体冷却系统做成微小化，业界开展了对各种微型泵的探究，其中包括对采用振动压电隔膜的压电泵的研究，然而目前用于微小型的液体冷却系统中的压电泵所能传输冷却液体的效率并不高，无法满足对发热量不断增加的CPU等电子元件进行冷却的需求。另外，目前所使用的压电泵中通常需要设置利用压力差进行开闭的可动式逆止阀，这样不仅会因为逆止阀的可动式开闭特性而产生振动与噪音，且相对降低驱动冷却液的可靠性。

介质材料上的电润湿效应(Electrowetting On Dielectric，EWOD)是一种通过施加电势来改变液体表面张力的可逆现象。图1A与图1B为介质上的电润湿效应的原理图。如图1A所示，下极板10包括一基底11，基底11上设有下电极层12，该下电极层12被一层绝缘层13覆盖，液滴14位于绝缘层13的表面，上电极15插入液滴14的内部。该上电极15与下电极层12之间通过电源线连接 有一开关16及一可调电源17，该开关16用于控制电路的断开与闭合，该可调电源17用来给下极板10与上电极15之间提供施加电压。当上电极15与下极板10之间不加电压，即开关16处于断开状态时，该下极板10的绝缘层13的表面为疏水的，此时液滴14的静态接触角为θ₀＞90°。如图1B所示，当开关16闭合时，可调电源17提供一电压V，在液滴14与下极板10之间产生电势作用，此时，液滴14的静态接触角由原来的θ₀变化为θ(V)，θ(V)＜θ₀。当V的大小达到一定值时，θ(V)＜90°，此时绝缘层13的表面变成亲水的。当开关16重新断开时，也就是液滴14与下电极板10之间没有电势作用时，液滴14的静态接触角重新回复到θ₀。上述的这种现象称为介质材料上的电润湿效应。

利用这种介质材料上的电润湿效应原理，美国杜克大学(Duck University)的Pollack M G等人首先基于介质材料上的电润湿效应并采用微机械制作的微电极阵列进行了微液滴的运动控制，并提出了“数字微流体(DigitalMicrofluidics)”的概念。美国洛杉矶加州大学(UCLA)的Cho S K等人成功地利用EWOD效应对直径为70μm的微液滴进行了微液滴的产生、传输、混合和分裂四个基本操作，并在25V的交流电压下得到了250mm/s的微液滴移动速度(Cho S K，Moon H，Kim C J.Creating，Transporting，Cutting，and MergingLiquid Droplets by Electrowetting-Based Actuation for Distal MicrofluidicCircuits[J].Journal ofMicroelectromechanical Systems，2003，12(1)：70-80.)。可见，基于介质材料上的电润湿效应是一种十分有效的微流体控制技术。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种占用空间小且具有较佳的冷却效率的微型液体冷却系统及其微型流体驱动装置。

一种微型液体冷却系统，包括一吸热体、一散热体及若干传输管，其还包括一微液滴产生器及一压电泵，所述传输管将该吸热体、散热体、微液滴产生器及压电泵串接形成一回路，该回路中填充有冷却液，该冷却液在该微液滴产生器及压电泵的共同驱动作用下在该回路中循环流动。