来源 | Applied Thermal Engineering

链接 | https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2025.127574

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背景介绍

随着芯片集成度提升，HPC、AI、5G 等场景下芯片功率与热流密度激增，传统单相金属散热方案无法满足需求，亟需高效散热器件。VC作为热管技术的升级（扁平结构、更大传热面积），核心在于吸液芯；现有 VC存在技术局限 —— 小尺寸 VC（投影面积 2500~15000 mm²）散热面积不足，大尺寸 VC液体流动阻力大，难以同时兼顾高功率散热与高热流耐受。

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成果掠影

近日，西安交通大学杨小平团队基于尺度适应原理，创新性地提出了“大面积VC匹配大粒径烧结芯”的设计理念。设计并研究了投影面积 40000 mm² 的大面积铜制均热板（VC） ，对比了采用100 μm 和200 μm 球形烧结铜粉吸液芯的两种样品（VC-1 和 VC-2）性能；结果显示，VC-2 的热阻较 VC-1 显著降低35.4% ，在冷却液温度 40℃的严苛条件下，其最大散热量达1100 W（对应热流密度220 W/cm² ），同时维持0.015 K/W 的超低热阻，成功突破现有 VC 在高功率与高熱流兼顾上的技术限制，为下一代大功率电子设备散热提供解决方案。研究成果以“A high capability vapor chamber in thermal management of high power and heat flux chips”为题发表在《Applied Thermal Engineering》期刊。

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图文导读

图1. VC工作机制（a）VC在服务器中的应用（B）VC结构和工作原理。

图2.蒸汽室结构示意图（a）VC结构的尺寸布局（b）VC凸台位置分布（c）物理VC照片。

图3.蒸发室的蒸发器侧结构（b）结构的加热区中的支撑柱分布。

图4.具有双峰粒度分布的烧结芯的SEM图像。

图5.实验测试系统的物理示意图。

图6.实验测试系统示意图。

图7.不同输入功率下100 μm烧结粉末蒸汽室的传热机理（左）。不同输入功率下200 μm烧结粉末蒸汽室的传热机理（右）。