来源 | International Journal of Thermal Sciences

链接 | https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2026.110678

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背景介绍

电子芯片向微型化、高性能化发展，单位面积产热剧增，若散热不及时将导致芯片可靠性下降甚至失效；同时设备微型化缩小了冷却空间。现有技术局限：传统空冷效率低、体积大，无法满足需求；液冷技术（沉浸冷却、热管冷却等）存在体积大、成本高、密封要求高等问题；微通道冷却系统因结构简单、体积小、成本低成为优选，但传统微通道散热器（如三分支、蛇形）压降大、流量低，传统压电泵难以兼顾高流量与简单阀结构。

02

成果掠影

近日，桂林电子科技大学陈虎城联合桂林理工大学严天祥等团队提出一种集成环形阀压电泵（AVPP） 与叶脉微通道散热器（LMHS） 的冷却系统，将 LMHS 与三分支微通道散热器（TMHS）、蛇形微通道散热器（SMHS）通过实验与模拟对比；结果表明：在驱动电压 300 VPP 时，LMHS 冷却系统最大流量达91.85 g/min，较 TMHS、SMHS 分别提升 45.31% 和 113.90%，最大压降仅 2550 Pa（较二者分别降低 19.05% 和 36.09%）；当芯片功率 30 W 时，LMHS 可将芯片温度稳定在55.9 ℃，冷却效率达64.2%，其流体传输特性和冷却性能均最优，在微型电子芯片高效热管理中具有巨大潜力。研究成果以“Experimental study of a leaf-vein minichannel cooling system driven by piezoelectric pump” 为题，发表于《International Journal of Thermal Sciences》期刊。

03

图文导读

图1.压电泵驱动的微通道冷却系统的结构。

图2. AVPP的结构和工作原理：（a）分解图，（b）结构参数，（c）工作原理。

图3.三种微通道散热器结构示意图。

图4.原型图像：（a）AVPP和环形阀的原型，以及（b）微通道散热器的原型和局部尺寸。

图5.输出性能测试图。

图6.冷却性能测试图。

图7.网格模型。

图8.仿真模型验证。

图9. AVPP和三个冷却系统的流速曲线。

图10.三种散热器的压降曲线。

图11.三种散热器的达西摩擦系数曲线。

图12.三种冷却系统的芯片温升曲线

图13.三种冷却系统的芯片温降曲线。

图14.三种散热器的热图像：（a）20 W的LMHS，（b）30 W的LMHS，（c）20 W的TMHS，（d）30 W的TMHS，（e）20 W的SMHS，（f）30 W的SMHS。

图15.芯片表面温度等值线。

图16.三个散热器内部的速度分布等值线。