Chłodzenie urządzeń mikroelektronicznych cieczą
Im więcej mocy pobierają urządzenia mikroelektroniczne, tym więcej energii ulega rozproszeniu, co musi wiązać się ze wzrostem temperatury. Ciepło to musi być odprowadzane, aby możliwa była niezawodna praca urządzenia w różnych warunkach. W projekcie THERMAPOWER (Thermal management of high power microsystems using multiphase flows), finansowanym ze środków UE, wzięło udział 12 partnerów specjalizujących się w mikrowytwarzaniu, technikach eksperymentalnych oraz modelowaniu analitycznym i numerycznym. Bliska współpraca umożliwiła wymianę wiedzy, a także dostęp do wysokiej klasy laboratoriów doświadczalnych, co przyczyniło się do umocnienia pozycji UE w tym obszarze technologii. Była także okazją do przeszkolenia 20 początkujących badaczy z zakresu technik eksperymentalnych i modelowania w odniesieniu do monitorowania przemiany fazowej i mikrowytwarzania. Zespół THERMAPOWER przeprowadził eksperymentalne badania przepływów dwufazowych w rurkach i kanałach o różnej powierzchni. Przy pomocy zaawansowanych technik obrazowania uczeni scharakteryzowali przepływy dwufazowe przy odkształconych granicach faz w pobliżu powierzchni strukturyzowanych i powlekanych. Badania dotyczyły także kwantyfikacji przepływów ciepła związanych ze skraplaniem i parowaniem przy różnych stopniach zwilżenia mikrokanalików o różnym przekroju. W szczególności obliczono niestabilności przepływów dwufazowych. Wyniki tych prac pokazały, że niestabilności przepływu można rejestrować, mierząc spadek ciśnienia lub temperatury w kanałach. Przy pomocy nowatorskiej techniki obrazowania naukowcy ujawnili występowanie niestabilności hydrotermicznych u podstawy pęcherzyków rosnących podczas parowania. Najważniejszym osiągnięciem projektu THERMAPOWER jest opracowanie modelu numerycznego, umożliwiającego obliczanie kompletnej krzywej wrzenia bez parametrów dopasowywania. Nowy model może służyć do badania przenikania ciepła, co powinno mieć istotne implikacje dla projektowania tak różnych urządzeń, jak telefony komórkowe czy aparatura kosmiczna.
Słowa kluczowe
Chłodzenie cieczą, urządzenia mikroelektroniczne, THERMAPOWER, niestabilność przepływu, przenikanie ciepła
