中国全球首创液态金属散热

卫斯理

中国科学报 07-09 11:17 镓金属熔点29.78摄氏度，加工成合金后熔点更低 在室温条件下，以镓为主要成分的液态金属可以像水一样流动。（科学报 童岱摄） 中科院理化所全球首创的液态金属热管理技术，突破了传统技术观念，其本身拥有的相关特性，使其有望成为第四代芯片散热技术。而与企业顺利开展产业化合作，也再次证明该所的研究成果并不甘心只停留在实验阶段。 记者童岱 通讯员曾明彬 科幻大片《终结者2》中的大反派T1000是个液态金属机器人，在高温下才会被融化。而现实中，科研人员也找到了一种金属，在室温下就呈现液态，并成功地将其应用在计算机CPU散热系统中。 中国科学院理化技术研究所（以下简称理化所）低温生物与医学实验室主任刘静和他的团队完成了这项工作。他在接受《中国科学报》记者采访时表示：“在CPU热管理领域引入液态金属，突破了传统技术观念，其本身拥有的相关特性，有望成为第四代芯片散热技术的关键。” 两年多来，理化所和北京依米康散热技术有限公司（以下简称依米康）就高性能液态金属CPU散热器展开产业化合作，在中科院理化所产业策划部的指导下，产业化进展顺利。 全球首创新一代散热技术 “目前市面上的主流CPU散热技术经历了三代变革。”刘静说。第一代CPU散热器（翅片风冷）主要依靠铜、铝等金属的导热来实现散热；第二代CPU散热器（热管）则采用相变吸热、毛细回流的热展开方式；第三代CPU散热技术（以水冷为代表）采用水对流传热来实现热展开过程。
刘静谈到，这三代散热技术在面临极端高热流密度散热问题时，都存在不易克服的瓶颈。就拿水冷来说，管道内易发生沸腾相变，会导致严重的系统稳定性问题，且其驱动需要借助机械泵，这会使得硬件设备较大。

“这对新一代散热技术提出更高要求，在确保结构尽量简单、可靠性强的前提下，散热器应提供远优于当前耐极限热流密度的能力。”刘静说，这就需要寻找具备更优异热物理性能的材料。

幸运的是，刘静及其团队研发的液态金属就是此类典型。其导热系数是水的60~70倍，捕获热量的能力比水强悍得多。此外，液态金属的沸点高达2000℃，抗击极端温度的能力异常强，且性质稳定、无毒。

综合其系列优势，液态金属冷却方法有望成为CPU散热领域的第四代高端散热技术。刘静团队这项于十余年前提出的全球首创技术，陆续得到了国际学术界的高度认可，著名刊物《电子封装杂志》将2010~2011年度唯一的最佳论文奖授予该团队。

洞悉学术大家思想寻找突破点

在低温生物与医学实验室，科研人员拿起桌上的一只烧杯向记者展示。杯中有银白色的液态金属，像水一般流动，其主要成分是镓，很难想象金属能以这样的形态出现在CPU的散热器中。

为实现这一目标，刘静团队付出的努力超乎常人想象。

中科院理化所副所长刘新建在接受《中国科学报》记者采访时表示：“理化所对于科研人员的要求就是面向国民经济建设的主战场，研发的技术必须想办法和社会结合起来，转化为实实在在的产品去应用。”

这给刘静团队指明了方向。为找到先进的冷却方法，他们穷尽全球的相关技术和专利方法，深入研究已有的各类型散热材料及结构等。

“早期查询资料不像现在这样方便，常常是几大箱纸质文献均须一一查找及复印。不过，借此可一览和洞悉国际传热学大家们的思想和理念，意义非凡，也对后来开展液态金属的研究有很好的积淀作用。”刘静说。

在以往的研究中，刘静曾了解到在室温下能保持液态的金属，比如镓，但那时并未引起注意。长期的强化传热探索加之后期的积累，一些支离破碎的信息逐渐在刘静脑海里组建起来，量变引起质变的结果就发生了。

“那天我冒出一个念头，如果将镓引入到计算机CPU散热中会怎样？”刘静说，那种兴奋的感觉一下让他的研究思路变得豁然开朗。于是，他带领团队开始进行大量试验，而在那之前并没有人尝试过。

如今，他们研发出利用低熔点金属或其合金作为冷却流动工质的计算机CPU散热器，最大限度地解决了高热流密度的散热难题。

液态金属借助电磁泵驱动

“你看这款散热器中的管道里，流淌的就是液态金属。”依米康运营总监吴海燕向记者展示了一款他们和理化所共同研发的coollion“冰魔方系列”液态金属散热器。其外观小巧，设计风格也挺潮，顶部还布有4个嵌入式LED灯，部件结构紧凑，便于安装使用。

她还谈到，和水冷散热器需要的机械泵不同，这款产品同样靠的是刘静教授团队研发的电磁泵驱动技术，能使液态金属像水一样在管道里循环。

刘静解释说，考虑到液态金属流体的导电特性，他们研发了能与其匹配的电磁泵驱动技术。体积很小，装载在管道上，只须接入电流，电场和磁体相互作用就能驱动液态金属循环流动起来。

“起初，我们也遇到很大挑战。尽管电磁泵的电压不高，但需要10~15安培的大电流。”刘静说，他们为此花了8个多月的时间进行研究和改进，最终达到所需的大电流。第四代电磁泵的驱动电流甚至降到1安培以下。

解决大量技术问题后，散热器成本得以大大下降。起初做出的一台液态金属CPU散热器仅材料成本就有几千元，但当下已实现产品化的散热器包括材料及加工在内的成本只需几百元，这为规模化应用奠定了基础。

“技术授权”实现“高科技辐射源”

“理化所和我们的这个项目合作至今已有两年多时间，主要通过技术授权的方式。起初我们和理化所接触时，就看好液态金属散热技术专利。”吴海燕表示，一方面是信任“科研国家队”的实力，另一方面是这项技术的优越性和开创性非常诱人，作为企业应把这项技术开拓到相对应的市场中去，使之被广泛应用。

除了计算机领域，液态金属热管理技术还能应用于医疗激光、军工业、高热能产业等众多领域。

理化所和依米康合作的高性能液态金属CPU散热器项目，在2011年荣获第十三届北京技术市场金桥奖项目一等奖。在中国科学院北京国家技术转移中心和理化所产业策划部组织推动下，作为首批在京转化落地的北京市重大科技成果，获北京市重大产业化项目支持，促进了该项目发展。

2012年，中国科学院北京分院与中关村管委会授予项目科研团队“科技成果转化奖二等奖”，肯定了项目团队参与技术转移和成果转化的工作成效。

如今，该项目已发展出面向不同客户群的系列高性能液态金属CPU散热器产品，如凌云者X、BMR波浪A-1、BMR波浪A-3、特种冰等。来自: iPhone客户端

ノにι情⑧あそ

so ga

maggie~Q

厉害·

m3420611

在中国就蒸发了。。。

tony1978

酷啊~但是散热后不是变形了吗？

西华总嫖把子

不知道能不能利用到 led 散热技术上，要不然也是一种突破

卫斯理

西华总嫖把子 发表于 2013-7-10 17:26  不知道能不能利用到 led 散热技术上，要不然也是一种突破

现阶段估计成本下不来 CPU啥体积啥价格都还在实验阶段 LED慢慢排队吧 等到白菜价的时候说不定有机会吧

跳舞的游侠A

卫斯理 发表于 2013-7-10 21:09

                               
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现阶段估计成本下不来 CPU啥体积啥价格都还在实验阶段 LED慢慢排队吧 等到白菜价的时候说不定有机会吧 ...

等白菜价的时候LED层面已经有人赚的钵满了....

路人甲乙丙

西华总嫖把子 发表于 2013-7-10 17:26

                               
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不知道能不能利用到 led 散热技术上，要不然也是一种突破

把子，那种普通36w灯管大小的led灯多少钱一条，是不是直接插电就可以用，不用像一般日光灯那样要个变压器，电费太贵了，要是便宜的话打算换掉

西华总嫖把子

路人甲乙丙 发表于 2013-7-11 22:49

                               
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把子，那种普通36w灯管大小的led灯多少钱一条，是不是直接插电就可以用，不用像一般日光灯那样要个变压器 ...

嗯。。。。中国人仓库那里的话，可能现在只需要9块-12块欧元左右。 功率一般是16w或是18w，都可以替代36w的普通日光灯。而我的不可能那么便宜，最低18欧元起，大单才有折扣，但是给5年保修期。而且要算iva和 eco raee.对你来说，很不划算。 中国人仓库那的应该也不会差。

led日光灯的确不需要变压器，直接可以接220v的电网。但是，这样的话，你的日光灯架内部链接就要重新装了。也就是说，得把启辉器，镇流器什么的都拆掉，然后改装成适配led灯管的电线。这样人工费用也不小。
再不然就是把整个日光灯架换掉，这样费用也挺高。最简单的就是买那种可以适配启辉器的led灯管。这样的话，你led灯管一买来，自己就可以把原来的卸下来，再把led灯管装上去。
如果你是百元店的话，而且日光灯管有多的话，是非常划算的。我非常建议你去换，绝对物超所值。只是，小心产品质量问题就好

路人甲乙丙

西华总嫖把子 发表于 2013-7-12 00:21

                               
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嗯。。。。中国人仓库那里的话，可能现在只需要9块-12块欧元左右。 功率一般是16w或是18w，都可以替代36w ...

多谢了靶子，店里有近百条吧，电费每天要10欧，有机会去仓库问问，就是根本不知道什么质量好，那些远东，kde的又不卖这种

西华总嫖把子

路人甲乙丙 发表于 2013-7-12 21:24

                               
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多谢了靶子，店里有近百条吧，电费每天要10欧，有机会去仓库问问，就是根本不知道什么质量好，那些远 ...

我只认识马德里一家叫GULI的品牌。看起来像老外，而且也都是老外操作，但是老板是中国人。这个牌子相当不错，但是价格跟我的就差不多了。

你店里100根灯管的话，我算一下：一根灯管消耗是36w,一般情况下，一个灯盘里面有2根灯管，2根灯管一小时的消耗是72w,再加上这个灯盘里面的启辉器，镇流器，其实一个灯盘里面，2根灯管的总消耗将近100w。 100根灯管，也就是50个灯盘，平均每个灯盘一小时耗电100w,一天下来10个小时就是1000w(1 kwh). 乘以50个灯盘，一天耗电50000w( 50kwh).  平均 1kwh, 按电费均价算，0.18（包含iva).  50x0.18=9欧元。  当然，这9欧元没有把你电脑，电风扇以及其他电器费用计算在内。 和你说的每天10欧元基本相符。

你一个月电费，应该差不多是300-350之间。  如果换上led灯管，可以省将近一半的电费，也就是150多欧元左右。

如果一根灯管包含安装费用是 12欧元的话，100x 12= 1200欧元的投资。  1200 再除以能省下的150欧元=8个月能回本。 如果这些灯管能保证2年的保修期。 除了8个月的回本，剩下的16个月都是赚的。

所以，led灯管质量越好，你赚的越多。  就按我所知的行情来说，一般在不换电源的情况下，好的灯管点3年不是问题。

so,强烈建议你换led灯管！ 但是质量一定要找好一点的。可惜我马德里那边真不太认识。很多我知道的一些做led的中国人，这些年全部倒闭了。

论坛里倒是有人做，只是我不知道他愿不愿意接你的单子。

但他看到我这段话的时候，如果他愿意做，我相信他会主动联系你，给你站内私信的

路人甲乙丙

西华总嫖把子 发表于 2013-7-12 23:09

                               
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我只认识马德里一家叫GULI的品牌。看起来像老外，而且也都是老外操作，但是老板是中国人。这个牌子相当不 ...

太感谢了，把子。问题是哪里有那么便宜的灯管才12块。要是有你说的那种简单的，自己装就可以了。  那个guli的牌子好像在哪里见过。抽空多问几家。 看看有没有站内的人找上我，

西华总嫖把子

路人甲乙丙 发表于 2013-7-12 22:23

                               
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太感谢了，把子。问题是哪里有那么便宜的灯管才12块。要是有你说的那种简单的，自己装就可以了 ...

客气啥。下次不用给我转什么银子了。你回帖赚点银子也不容易。

我作为版主，在论坛里帮助会员是应该的。

自己换的话，必须要那种可以适配启辉器的led灯管，这个一定要问清楚。  做这种灯管的虽然现在不少，但是恐怕在西班牙也不好找。

一般好点的，你所用到的这种灯管，价格应该在15欧元左右。 12欧元的话，2年保修应该没问题的。 况且，就现在经济来说，你一百根灯管的需求，对很多中小公司来说不算少了，你可以讨价还价

路人甲乙丙

西华总嫖把子 发表于 2013-7-12 23:30

                               
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客气啥。下次不用给我转什么银子了。你回帖赚点银子也不容易。

我作为版主，在论坛里帮助会员是应该的:l ...

谢了，到时候问卖led的，不懂就来问你。那钱好像是赌球赢来的

salvor

散热的话， 发展的方向应该是纳米技术
镓有个很大的问题， 它对人体无害， 但是对好几种金属有强大的腐蚀性， 特别是铝

西华总嫖把子

salvor 发表于 2013-7-12 22:42

                               
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散热的话， 发展的方向应该是纳米技术
镓有个很大的问题， 它对人体无害， 但是对好几种金属有强大的腐蚀性 ...

纳米技术散热真的不知道要到什么时候才能实现市场化。  最近国内led很乱啊，刚刚看到新闻说中山一家亿元厂家老板跑路，供应商们被欠5000多万。

哎，这事从前两年开始到现在，已经不知道多少亿元厂家老板跑路了。  led行业真的要面对洗牌啊，恐怕这几年，将近一半的led企业会转行或是退出。不过这样也好，洗牌过后，剩下的企业都是比较专业的，有利于把led发展的更健康