火箭院研制出一种新型装置 可为大功率仪器设备快速降温

发布时间 : 2017-09-06     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  中国运载火箭技术研究院(以下简称“火箭院”)研制出一种液态金属热控装置,可实现大功率仪器设备快速降温。

 

 
△液态金属热控装置

液态金属快速降温有奇效

 
  火箭院研发中心热控设计师巩萌萌介绍,飞行器舱内密集分布着大功率仪器设备,它们需要在舒适的温度范围内工作。传统型号较多采用的是被动热控手段(即利用冷却材料自身,慢慢吸收掉仪器设备散发的热量),无法达到快速降温的效果,容易导致仪器设备出现超温现象,影响其正常工作。
  巩萌萌说,他们在研究过程中发现,有的金属熔点较低,在常温条件下也处于液体状态,如温度计里的水银等。与常见的水、空气及许多非金属冷却介质相比,液体金属具有超强的热导率,至少是水的60倍,是空气的1000多倍,对于已有的飞行器热控方式而言,是一个颠覆性创新。
  在冶金等领域,液态金属冷却技术已经得到了广泛应用。但将液态金属用于大功率仪器设备冷却,大都停留在基础理论、单项技术研究以及民用电子元器件的散热应用上,在飞行器上尚未应用。
  设计人员大胆创新,决定将这一新技术应用于飞行器热控领域。
  经比对,液态金属热控装置的降温效率是传统热控装置的80倍,可实现大功率仪器设备快速降温,且性能更加稳定,体积更小。
  巩萌萌说:“液态金属热控装置的体积不到同等效率散热器的一半,对于空间十分有限的飞行器来说,具有明显的优势。”

 
民用领域大有作为

 
  液态金属热控装置不仅能够解决飞行器热控难题,还可以满足飞行器大功率载荷的散热需求。此外,如果将液态金属热控系统与电子设备进行集成,将实现先进电子设备机电热一体化设计,市场前景广阔。
  “大规模集成电路通常存在热障难题,当它的热量高到一定程度时,散热效果不行,就无法达到集成的目的了。”巩萌萌说,随着大规模集成电路在航天、通讯等众多领域应用的比例越来越高,热障难题一直困扰着设计师们,但是机电热一体化设计以后,集成电路自身就可以实现快速高效散热,热障难题将迎刃而解。
  在其他民用领域,液体金属热控装置也具有极大的应用前景。如常见的大功率发热设备——大数据服务器,在机房总功耗中,服务器与冷却设备占到了80%以上的功耗。采用该技术的冷却设备,可提高系统可靠性,大幅降低设备能耗,提高集群服务器的经济效益。

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