[发明专利]液态金属复合微纳米颗粒流体装置

说明书

本发明公开了能实现散热与发电的液态金属复合微纳米颗粒流体装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置、液态金属复合微纳米颗粒流体制冷器、磁力泵、液态金属复合微纳米颗粒流体流速器、智能控制器、蓄电池及电路、液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道；液态金属复合微纳米颗粒流体流动管道中充有液态金属复合微纳米颗粒流体；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置，包括：液态金属复合微纳米颗粒流体扁矩形微通道A、电子芯片或光电元器件、热温差发电器、液态金属复合微纳米颗粒流体切割磁场发电器、温度传感器A；液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电一体化装置能产生热温差发电效应和磁感应发电效应。

技术领域

本发明属于电子芯片及光电元器件设备散热与发电技术领域，更具体地涉及液态金属复合微纳米颗粒流体装置。

背景技术

近年来,高集成度计算机芯片、光电元器件等引发的热障问题已逐步成为制约其持续发展的重要技术瓶颈问题之一。当前计算机、光电芯片一直快速朝着高集成度、小尺寸及增加时钟频率的趋势发展,因此“热障”问题显得日益严峻。半导体芯片在单位面积上的电子元器件的集成数量越来越多，虽然使电子设备越来越轻便，性能越来越好，但在单位面积上产生的热流密度也将越来越大；从集成电路问世至本世纪初，在大型计算机的某些电子芯片上的热流密度已从大约60W/cm²越过了100W/cm²，有的已达到200W/cm²左右。如果这些热量不能被迅速的带走，电子芯片的温度就会急剧升高，很多电子元器件及设备会出现热失效问题。

目前针对电子芯片及光电元器件的散热问题，采用较多的方法主要有：直接风冷、热管相变、微通道液冷却、喷雾冷却及循环液冷等；热管主要由与热源相连的蒸发端、毛细传输段和冷凝端构成，通过相变的方式将热量传递出去。喷雾冷却的工作原理是使经过加压的低温液体工质通过喷嘴雾化后，在空气中形成无数向热源表面冲击的较高速度的小液滴，它们最后在热源表面不断形成冷却膜，冷却电子设备，喷雾冷却成本较高，且适用范围不广，仅在机械加工、化工和能源等领域的应用较多。风冷的散热效果较差，然后从热管到水喷雾和微通道液冷的散热方式，它们的换热性能逐渐增强，但是散热系统的复杂程度和成本也将越来越高。在这几种散热方式中，风冷方式因其散热能力较低，热管相变散热技术由于工质在蒸发端吸热相变后传输至冷凝端后回流需要通过毛细作用来实现，所以其效率也不高，其散热能力一般不大于200W/cm²，因此也很难达到高热流密度的电子芯片及光电元器件设备的散热要求。

当前微型化、集成化的电子芯片或光电元器件要求在很小的空间内实现多物理场耦合条件下能量和物质的传递运输，在工程实际应用中已经发现仅仅靠传统的单一翅片制风冷或者单一热管技术的散热方式已不能满足日益发展的电子芯片或光电元器件散热要求。随着液态金属强化换热实验取得的新进展，液态金属具有的强化换热与散热的优良性能也引起了人们的广泛关注。液态金属具有极大的导热系数,为传统工质的数十倍；采用低熔点金属的芯片散热技术能够使芯片散热器体积可以做得更小,而散热能力则显著优于现有液冷方法。采用液态金属散热器能够集散热和对流冷却于一体,拓展了传统散热方式的散热表面。同时液态金属散热器还具有低噪音性能，使其适用面更广泛。

当前，如何进一步提高液态金属散热器的工作效能，如何能够采集电子芯片或光电元器件工作时产生的大量热量并进行发电利用，这些问题有待人们去解决。

发明内容

针对当前在电子芯片或光电元器件领域采用液态金属散热器存在的系列问题，本发明提供液态金属复合微纳米颗粒流体散热与双发电体系及装置，以提高液态金属散热器的工作效率。