PDF《对我 国》

0 中国科学基金性年对我国 细微尺度传热学 发展战略的建议 李淑 芬国家自然科 学基金 委 员会 , 北京100083)王苹卜宣`叶大均(清华大 学,北京10

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8 4 ) 巨 摘要 〕 高 新技 术的 飞速发 展,对传统的传热学 提出了新 的挑 战.

本文分析了细微尺度传热 学的发展背景 和研究现 状,立足于传热 学 的发 展和我国高新技 术的需 要,对我国 细 微尺 度 传热 学研究内容及措施 提出了建议 , 以供有 关领导部门和科 研 人员 参考 . }关键词 } 传热 , 微尺 度,发展战略,建议

1 前言 在 中国科学 基 金资 助下 , 我国 细微 尺度 传热 学 研究已初具 规模 并已形成工程 热物 理与能源利 用学 科 的一个 新兴分 支领 域.笔者根 据我 国有关 专家 所提 出的多份 项 目建议 材料,对这 个新 兴前 沿领 域 的发展 战略提 出建议 , 供 有关 领导 部 门和 科研 人 员参考 .

2 细微尺 度传热学的发展背景 近年 来,随着 信息工 业、生命 科学 与技术 、 航 天技 术、能源工 程、材料 工业 及现 代毫 微 米制 造技 术 的飞 速 发展 , 对 传热学提 出 了新 的挑战 . 诸 如新材 料 的合成 与制 备,超大 规模 集成电路 的热设计 , 航天器 内生命保 障系统 的传热 过程,生命过 程 中的热 现象 , 新 型制 造工 艺 如高频强 脉 冲激光 加工 、 激 光对材 料的 表面处 理、超导 材料和 膜 材料 中的传 递过 程、相变过 程 中界面 间 的分子 输运 等等 , 这些 问题 已 经不 能用 传统 的传热 传 质理论 及传 统 的实验方 法加以有 效地 解决 . 传 热学 正面 临着从 宏观 向细观 、 微 观理论 和方 法 的过渡 , 许 多理论 及研 究方 法 应该从 更高层次 的深 度来 观察与 解决 . 微 传热 学 的倡导 者之 一著 名 的美 国传热 学 专家 田长 霖 教授 在 学术 报告中谈 到:兴起 中的 微 传热学 正在 向尺 度微型 化极 限情况 下 的传热 学规律 开 展研 究:一个是 空间尺 度极 限,微传 热学研究 的几何 尺度 可 以到 微 米或毫 微米级 ;

再 一个是 时 间尺度 极限 , 即在 微秒 以 至毫微 秒 内瞬 时传热规 律 的研 究.实验 表明,极限条 件 下的传 输理 论和 概念均 要 在原基 础上 更新 甚或 建立 新 的理 论框 架,从而对 高新 技术 的发展 起着牵 引拖 动作 用,启发高 新技 术开 发 的新 的思维 依据 . 微传 热学 的研 究 内容 涉及 到 了许 多高 新技 术和 新科学 的发 展,如:(1)0.1拜m 以下不同尺度 的微 结构 通道 , 使流体与 壁面密切接 触的表面 一容积比高 达、中国科 学 院院 士.本文于1995年6月5口收 到.DOI: 10.

16262 /j . cnki .

1000 - 8217. 1996. 02.

006 第2期李淑 芬等 : 对 我国 细 微尺 度传热 学 发展战略 的 建议

1 09 l 甚至 超过 1护mZ/m3,可提 供极 高 的传 热率 、 化学和生物 反 应速 率,这也成 为开发高效 冷 却新 技术 的关 键基 础.现代 超 大规 模 集成 电路 的发 热量 的热 流密 度 已超 过5只lo5w/mZ.新的 电路设 计需 要考虑 散 热能力 达到

1 护W/m,量级,而表 面温 度却 要求 低于

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0 ℃ , 这就必须 用微传 热理 论进行 热设 计.(2)微型电动机 、 微 型精 密器械 、 微 型机 械制 造 的传热 与冷 却规律 及 技术理 所 当然地 成 为微 传热学 研 究与发 展 的重要 内容 . (