来源 | Nano Energy

链接 | https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2026.111706

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背景介绍

随着电子设备（半导体芯片、储能系统）向高速计算、高密度集成发展，局部热点问题日益突出，可能导致芯片性能退化甚至永久损坏，亟需紧凑、低功耗的芯片级热管理方案。现有液体冷却技术（嵌入式冷却、喷雾冷却等）依赖外部机械组件（泵、阀），存在系统复杂、体积大、功耗高的问题，难以满足微型化需求。

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成果掠影

近期，韩国科学技术院（KAIST） Joon Sang Kang研究团队提出一种电化学诱导共晶镓铟（EGaIn）液滴振荡的紧凑低功耗热管理策略，以解决电子设备微型化集成带来的局部热点问题；该方法通过施加 ±2V 周期性方波电压（功耗仅 0.04W），利用 EGaIn 在 1.0M NaOH 溶液中的氧化 - 还原反应调节界面张力，驱动液滴振荡，其高导热性（26.4 W/m・K）实现高效热传导，振荡诱导的局部涡旋强化对流，两者协同作用使热点温度较无液滴条件降低约 20%，3Hz 为最优振荡频率，且液滴与热点直径比 1:1.5 是关键设计参数，为下一代高密度电子芯片的芯片级热管理提供了可行方案。研究成果以“Electric Field-Driven Oscillatory Liquid Metal for Highly Efficient Thermal Management”为题发表在《Nano Energy》期刊。

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图文导读

图1.用于热管理的振荡液态金属示意图。a）使用NaOH溶液中的EGaIn液滴评估散热的实验配置。b-c）液滴形态转变驱动的散热机制图示。这些转变是通过电化学反应调节界面张力引起的。

图2.不同频率下的液态金属形态。a）在3 Hz的一个振荡周期内液态金属液滴形状演变的延时图像（T = 0.33 s），通过高速成像记录（顶部）并通过数值模拟再现（底部）。b）在1、5和10 Hz的振荡频率下最大扩展和跳跃时的代表性液滴形状，从实验（顶部）和模拟（底部）获得。

图3.振荡液态金属的热管理性能。a）不同振荡频率下EGaIn的温度分布（1、3、5、10 Hz和DC）和仅NaOH条件下加热500 s，顶部两个图对应于1g的固定液滴质量，接触直径为6 mm，代表性热点直径为6和15底部的两个图对应于固定液滴与热点直径比为1：1.5，热点直径为9和15 mm。b）固定质量条件下的峰值温升降低（ΔTDC-AC）。c）固定比率条件下的峰值温升降低（ΔTDC-AC）。d）固定比率条件下的归一化ΔTDC-AC。

图4.振荡液态金属上热传递的多物理场模拟结果。a）振荡频率为1 Hz时，从20 s到21 s的EGaIn液滴的温度等值线。b）不同振荡频率的EGaIn液滴内热能随时间的变化。c）通过液态金属传导的热的部分，作为热点尺寸和振荡频率的函数。d）在相同条件下归因于对流的热耗散的相应部分。液滴的平衡接触直径为6 mm，a）和B）的热点直径为9 mm。

图5.不同驱动频率（DC，3，10 Hz）下热传输机制的数值可视化。每一帧代表温度（左）和速度矢量（右）的涡量等值线，说明振荡运动如何增强涡的形成Journal Pre-proo和对流散热与DC情况相比。液滴的平衡接触直径为6 mm，热点直径为9 mm。