納米流體在微電子元件水冷系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、中央處理器（Central Processing Unit，CPU）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心（Core）和控制核心（Control Unit），其呈現(xiàn)出向高度集成化、深度微型化及高頻化的發(fā)展趨勢(shì)。微電子未來(lái)的發(fā)展將面臨空間微尺度和時(shí)間微尺度條件下的散熱問(wèn)題，則在傳熱領(lǐng)域?qū)⒚鎸?duì)更嚴(yán)峻、更棘手的挑戰(zhàn)。納米流體是由分散相（納米顆粒）和分散介質(zhì)（基液）構(gòu)成的膠體分散體系，是新型的高熱導(dǎo)系數(shù)的換熱工質(zhì)，在微電子領(lǐng)域?qū)l(fā)揮其

2、顯著的換熱屬性?；诖耍疚牟捎媚繙y(cè)沉降法、透射比法和透射電鏡法評(píng)定了Cu-水與 Al2O3-水兩種納米流體的穩(wěn)定性，對(duì)去離子水和 Cu-水與 Al2O3-水兩種納米流體在微機(jī)CPU液冷式散熱系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)和換熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了Re在400~2000范圍內(nèi)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％-0.5%的 Cu-水與Al2O3-水兩種納米流體在微機(jī)CPU散熱器內(nèi)的對(duì)流換熱系數(shù)和流動(dòng)阻力系數(shù)，并研究了其對(duì)流換熱特性和流動(dòng)性能的綜合表現(xiàn)。
　

3、　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與去離子水相比，Cu-水與 Al2O3-水兩種納米流體均具有更好的散熱性能，CPU芯片表面溫度降低了4-18℃；質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%-0.4%的納米流體對(duì)流換熱系數(shù)較去離子水顯著增高，Cu-水的換熱系數(shù)約為去離子水的1.1-2倍；質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%與0.4%納米流體的對(duì)流換熱系數(shù)接近。兩種納米流體的流動(dòng)阻力系數(shù)較去離子水均有一定程度的增加，但隨Re的增加增幅逐漸減??；相同Re下，Al2O3-水納米流體的流動(dòng)阻力系數(shù)略大于 C