亚培烯与浙江大学Wee-Liat Ong团队合作项目成果发表在《 Advanced Sustainable Systems》

亚培烯科技与浙江大学能源工程学院Wee-Liat Ong（王伟烈）团队合作项目成果发表在《 Advanced Sustainable Systems》

论文背景：

高密度集成的高性能微纳电子器件为机器学习、物联网和人工智能等智能技术的快速发展提供了重要支撑。这些新兴技术在推动智慧城市建设的同时，也带来了巨大的能源消耗，加剧了全球人为二氧化碳的排放。根据国际能源署的报告预测，到2030年数据中心将消耗全球3-13%的电量。在典型数据中心中，冷却系统需要消耗总能源的40%以确保高功率电子器件运行时的可靠性。因此，探索新型***、节能环保的热管理方法至关重要。直接接触式液冷是应对高密度、高功率器件散热***有效的方法之一。该技术是将发热元件直接置于冷却液体中，通过液体的循环流动，迅速带走设备产生的热，目前已在芯片、数据中心和锂电池等高散热需求场景得到广泛研究。

根据冷却液体是否发生相变，直接接触式液冷技术可分为单相浸没式冷却和相变浸没式冷却。由于冷却液体需要直接接触电子器件，选择合适冷却液体对系统运行和冷却性能优化至关重要。

合成油聚α-烯烃（PAO）是一种极具潜力的替代方案，其热导率相较于氟化液和氢氟醚等传统介电冷却剂更高，且全球变暖潜能值（GWP）显著降低。

论文意义：

本研究通过实验与计算模拟相结合的方法，系统研究了三种支链数目和长度各异的改性聚α-烯烃（mPAO）分子。通过与市售冷却剂的对比分析，证实了这类mPAO液体具有优异的传热性能与环境友好特性。采用分子动力学模拟分析了其在纳米通道中层流状态下的热输运行为。通过分子作用力的系统解析，阐明了增强 mPAOs 在纳米通道内对流传热的原子机制。此外，我们还发现努塞尔数和 Kapitza 长度之间在多个长度尺度上的一致性，为下一代直接接触冷却器的设计提供了有价值的见解。

测试用到的mPAO产品来自亚培烯科技，亚培烯团队参与了调查研究并提供相关资源。

论文摘要：

Direct-contact liquid cooling has emerged as one of the most effective thermal management techniques for high-power-density applications. In this study, key physical properties, including density, viscosity, heat capacity, and thermal conductivity are experimentally measured and simulated for three different metallocene-catalyzed poly-α-olefin (mPAO) with different branch lengths and numbers. The results indicate minimal differences in density, heat capacity, and thermal conductivity, but a significant change in the viscosity, with longer and more branched molecules exhibiting higher viscosity. A comparative analysis with common coolants highlights mPAO's superior heat transfer and environmental attributes, positioning it as a competitive environmentally friendly coolant. Using molecular dynamics simulations, mPAO's convective heat transfer behavior of mPAOs in nanochannels is examined to discover enhanced convective heat transfer with increased wall-liquid atomic interactions and reduced liquid inter-molecular interactions. These enhancements arise from the denser atomic arrangement in the liquid and closer proximity to the wall. The results indicate that for forced convection under laminar flow in smooth-walled nanochannels, the Nusselt number depends only on the normalized Kapitza length. It is independent of wall and liquid materials.

Advanced Sustainable Systems于2017年创刊，是Wiley出版社旗下Advanced系列姐妹刊，旨在为实现联合国可持续发展目标（Sustainable Development Goals, SDGs）的前沿研究成果提供展示、传播与交流的国际化平台。其议题包括可再生能源、清洁能源、绿色合成、能源存储与催化、生物质材料、大气污染与水处理、气候与环境等，***影响因子为6.5。