在过去十年中，从小型智能手机到电动汽车和飞机，电子设备和电池起火事件屡屡成为头条新闻。计算能力的增强导致大量废热产生和电子设备温度不理想上升。不良的热量管理是一半以上电子设备故障的原因。为了解决这个问题，开发先进的冷却技术以有效管理热量并在工作条件下保持温度至关重要。
在众多冷却技术中，利用液体沸腾或蒸发的液-气相变冷却因其优异的散热能力而受到关注。例如，浸没式冷却方法类似于沸水，将大功率电子元件浸入液池中进行冷却。
然而研究人员发现，单纯依靠沸腾气泡或蒸发已不能满足电子设备的散热需求。几年前，Yang等提出了一种同时利用蒸发和核沸腾的新策略，并将其称为毛细管驱动液膜沸腾(Wen et al Nano Energy，Vol.51，pp.373-382，2018，)。该冷却技术通过精心设计芯吸结构表面，在蒸发薄液膜中产生沸腾气泡。这种芯吸表面的厚度通常控制在1毫米以内。利用一个多世纪以来被充分研究的沸腾和蒸发的优点，液膜沸腾新策略实现了较高的散热性能，超越了传统相变传热的散热极限。
良好的传热性能依赖于精细的表面设计。随着微纳技术的发展，研究人员正在对许多微纳结构表面进行研究以增强传热。然而，目前液膜沸腾的表面设计通常基于经验，缺乏理论指导。这是因为液-气相变过程复杂，涉及气泡和液膜的复杂动力学以及由此产生的传热。不同表面的纹理结构进一步增加了复杂性，使散热能力的预测成为一个长期的挑战，因此阻碍了最佳表面的开发。
为了应对这一挑战，中国武汉华中科技大学杨荣贵教授领导的研究小组开发了一种高保真模型，用于预测各种纹理表面上的液膜沸腾传热。该模型不仅可以预测散热，还可以预测表面温度，可以预测通过不同相变模式(蒸发或沸腾)散发的热量。模型对各种纹理表面的预测与实验数据非常吻合。
新模型有望指导新型散热表面的设计。这对于设计下一代电子产品的高性能冷却策略至关重要。
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