NASA开发一种微型散热技术、不受重力影响
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NASA成功突破一项散热技术,将有助于降低精密航太仪器和周边装置的温度。而且,该散热技术还能在无重力的环境中正常运作。预期这项技术将会应用在未来的太空任务上。
由NASA工程师Franklin Robinson和马里兰大学Avram Bar-Cohen教授共同开发出的这项微型散热技术(Microgap-Cooling),历经两次太空任务,在New Shepard火箭上实验了该散热技术,证明了这项技术不仅拥有良好的散热功效,还能在低重力和高重力环境中达到相近的结果。这项技术的开发与实验皆获得NASA的资助。
据Robinson指出,太空无重力环境一直是这种散热技术要克服的难关。这次的实验成功证明了该项技术将会创造热力控管的新典范。
微型散热技术运用一种被称为HFE 7100的不导电冷却液,填充在发热元件之间形成的四方形微小夹缝,吸收精密元件所发出的热量,并且直接在接触面产生蒸气,把热量挥发掉。运用这两个步骤即可有效的维持装置的温度,减低装置因过热而停摆的机率。
这种嵌入式的散热方式有别于传统的热力控管方式。传统的热力控管方式着重在于空间的规划,把会发热的元件隔离的越远越好,借由电路把热导到火箭的散热系统。
该技术原先要应用于3D积体电路的散热。四年前,Robinson和Bar-Cohen设计这个微型散热系统原先的目的是要应用在NASA可能采用的3D积体电路(3D Circuitry)上。3D积体电路是由数个平面芯片叠在一起所构成的立体积体电路。在各层芯片之间再建立连通的电路而形成更大频宽、更强效能、更省电但体积却更小的处理器芯片。
虽然,3D积体电路具有强大的运算效能,却仍需克服散热的问题才能确保芯片不会因过热而停止运作。由于3D积体电路是将数个芯片垂直叠加在一起,而不是让单一芯片嵌在电路板上,这有别于传统的散热方式。此外,每层芯片的间隔越小也会增加散热的难度。而Robinson和Bar-Cohen所开发出的微型散热技术便是利用在芯片层的夹缝间填充冷却液的方式来突破3D积体电路的技术限制。
虽然这项技术原先是要应用于3D积体电路上,但许多航太相关的电子装置也可受惠于这项技术,例如供电电路和雷射头等,这些精密、高耗能的装置便是需要在有限的空间中排除废热。
在太空火箭实验成功后,证明在外太空无重力的恶劣环境下,确认这项技术的稳定性,因此增加迈向实际应用的机会。