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词条 超级毛细效应
释义

研究人员通过利用极快的、千万亿分之一秒的高能激光脉冲在金属表面蚀刻,从而实现了一种所谓的超级毛细效应——即:一种材料的纹理能够迫使水向上流动。这项技术将为微型计算机与传感器阵列结合所产生的基于硅的芯片上的实验室的应用带来令人激动的发展。

超级毛细效应-研究背景

一滴水在一个经激光蚀刻微芯片上迅速向上流动

热量是电子器件的敌人。它会烘烤精密的电子元件直到它们变得易碎且故障频发。一台计算机的芯片性能越高,它产生的热量也就越多。

迄今(2010年)为止,冷却计算机硬件的唯一手段便是使用风扇。但是这项技术自身又会产生一些问题,包括灰尘的堆积会堵塞通风口,以至于使计算机彻底垮掉。

美国纽约州罗切斯特大学的光物理学家Chunlei Guo和Anatoliy Vorobyev与之前的其他科学家一样,试图搞清能否用水或其他液体冷却硅芯片。其中的一项挑战是芯片通常都是垂直安装在一台计算机的内部,因此必须要让冷却液能够向上流动。

超级毛细效应-实验

2009年,研究人员通过利用极快的、千万亿分之一秒的高能激光脉冲在金属表面蚀刻,从而实现了一种所谓的“超级毛细效应”——即:一种材料的纹理能够迫使水向上流动。

他们进而决定在硅芯片上尝试相同的技术。结果显示,约两厘米长、100微米宽的凹槽使普通的芯片完全亲水。这些凹槽吸引着水分子,并且通过毛细作用使它们真的可以无视重力的存在。

Chunlei Guo补充说,他和Anatoliy Vorobyev还用丙酮和甲醇进行了实验,并取得了类似的结果。这项技术很可能用在一些闭环系统中,例如,在一部装有蒸发器、冷凝器的传统空调中,可以让液体流过有凹槽的炙热表面。一旦这样,便需要一种能够迅速蒸发的挥发性冷却液。

超级毛细效应-作用

专家表示,这种超级毛细方法能够为冷却计算机硬件提供一种更佳的方式,同时为新一代高能微处理器的使用扫清最大的障碍。不仅如此,它还会为微型流体传感器带来好处。

超级毛细效应-评价

物理学家、希腊伊拉克利翁电子结构与激光研究所所长Costas·Fotakis指出,这项研究为液冷计算机的开发“树立了一个基准”,同时为由超速激光制成的新材料的应用铺平了道路。

美国普尔曼市华盛顿州立大学的材料物理学家J·Thomas Dickinson对此表示赞同,认为经由微通道流动的液体“对于大量的微流体应用确实很重要”。他说,难题在于要筛选出这项技术中的许多变量,例如形状、深度以及通道的数量、液滴的大小。

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更新时间:2025/2/24 3:30:41