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NASA開發一種微型散熱技術、不受重力影響

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科技產業資訊室 - Bo 發表於 2019年11月14日

圖、NASA工程師開發出微型散熱技術

NASA成功突破一項散熱技術,將有助於降低精密航太儀器和週邊裝置的溫度。而且,該散熱技術還能在無重力的環境中正常運作。預期這項技術將會應用在未來的太空任務上。
 
由NASA工程師Franklin Robinson和馬里蘭大學Avram Bar-Cohen教授共同開發出的這項微型散熱技術(Microgap-Cooling),歷經兩次太空任務,在New Shepard火箭上實驗了該散熱技術,證明了這項技術不僅擁有良好的散熱功效,還能在低重力和高重力環境中達到相近的結果。這項技術的開發與實驗皆獲得NASA的資助。
 
據Robinson指出,太空無重力環境一直是這種散熱技術要克服的難關。這次的實驗成功證明了該項技術將會創造熱力控管的新典範。
 
微型散熱技術運用一種被稱為HFE 7100的不導電冷卻液,填充在發熱元件之間形成的四方形微小夾縫,吸收精密元件所發出的熱量,並且直接在接觸面產生蒸氣,把熱量揮發掉。運用這兩個步驟即可有效的維持裝置的溫度,減低裝置因過熱而停擺的機率。
 
這種嵌入式的散熱方式有別於傳統的熱力控管方式。傳統的熱力控管方式著重在於空間的規劃,把會發熱的元件隔離的越遠越好,藉由電路把熱導到火箭的散熱系統。
 
該技術原先要應用於3D積體電路的散熱。四年前,Robinson和Bar-Cohen設計這個微型散熱系統原先的目的是要應用在NASA可能採用的3D積體電路
(3D Circuitry)上。3D積體電路是由數個平面晶片疊在一起所構成的立體積體電路。在各層晶片之間再建立連通的電路而形成更大頻寬、更強效能、更省電但體積卻更小的處理器晶片。
 
雖然,3D積體電路具有強大的運算效能,卻仍需克服散熱的問題才能確保晶片不會因過熱而停止運作。由於3D積體電路是將數個晶片垂直疊加在一起,而不是讓單一晶片嵌在電路板上,這有別於傳統的散熱方式。此外,每層晶片的間隔越小也會增加散熱的難度。而Robinson和Bar-Cohen所開發出的微型散熱技術便是利用在晶片層的夾縫間填充冷卻液的方式來突破3D積體電路的技術限制。
 
雖然這項技術原先是要應用於3D積體電路上,但許多航太相關的電子裝置也可受惠於這項技術,例如供電電路和雷射頭等,這些精密、高耗能的裝置便是需要在有限的空間中排除廢熱。
 
在太空火箭實驗成功後,證明在外太空無重力的惡劣環境下,確認這項技術的穩定性,因此增加邁向實際應用的機會。(827字)
 
 
參考資料:
NASA Microgap-Cooling technology immune to gravity effects and ready for spaceflight. SpaceDaily, 2019/11/1


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