西安交大人居学院团队在《可再生和可持续能源评论》发表利用表面改性技术强化相变传热综述文章

近日，西安交通大学人居学院研究团队在国际顶级期刊《可再生和可持续能源评论》（Renewable and Sustainable Energy Reviews）发表题为《增强沸腾和冷凝传热的综述：表面改性技术》（Review of enhancing boiling and condensation heat transfer: Surface modification）的综述文章，系统介绍了近年来表面改性技术强化相变传热的最新研究成果。《可再生和可持续能源评论》期刊为工程技术-能源与燃料综合领域的顶级期刊之一（中科院一区，TOP，IF: 16.90），主要发表领域内重点研究成果和前沿科学进展，其中综述文章要求对相关领域的未来发展方向给出具有前瞻性的展望。

21世纪以来信息技术飞速发展，数据中心等规模急剧扩张，大量的数据运算、存储、交互导致数据中心能耗不断攀升。据统计，数据中心的总耗电量已占据国家总耗电量的3%。为构建“绿色数据中心”，开发高效节能的电子冷却设备势在必行。近年来，被动式气液相变散热设备凭借均温性良好的优势，在热管理领域中备受关注。为更好地推广应用相变散热设备，厘清其传热强化技术具有重要价值。

针对光电领域高热流密度冷却技术的迫切需求，以及相变散热元件超薄化发展态势，西安交通大学人居学院孟祥兆研究员/金立文教授研究团队开展了一系列气液两相传热传质特性研究。团队开展受限空间内沸腾与冷凝干扰机制可视化实验研究，实现了薄尺度下的受限空间内相变传热机理的可视表征；引入格子Boltzmann数值模拟方法实现气泡动力学三维模拟表征的突破；设计探究润湿性交叉和梯度变化等表面改性强化方案。相关实验及数值模拟结果表明，表面改性技术在增强相变传热性能方面具有良好的研究价值和应用前景。为准确提出更加高效可行的表面改性强化措施，研究团队全面综述了相关领域的研究进展，对比性地介绍了涂层法、蚀刻法、模板法、溶胶法和逐层组装法等改性手段；论述了润湿性交叉表面、润湿性梯度表面、电润湿表面和润湿性智能表面等对相变传热机理和性能的影响；评价了不同改性表面影响下的临界热流密度（CHF）、换热系数（HTC）等参数的强化效果。最后团队从改性表面稳定性、制备方法可行性、实验和模拟局限性，及应用场景适应性等方面展望了表面改性技术在相变散热领域面临的机遇与挑战。

该论文第一作者为西安交通大学人居学院博士生秦思宇，通讯作者为西安交通大学孟祥兆研究员、新加坡南洋理工大学YANG Chun教授。该论文得到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目的资助。西安交通大学人居学院孟祥兆研究员/金立文教授研究团队专注于建筑能源可持续技术领域的跨学科发展，围绕新型电子散热设备的研究方向，开展传热传质强化的基础和应用研究工作，为数据中心/5G基站的能效提升方案提供新的思路，助力双碳新发展。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113882