位于美國印第安納州的普渡大學(xué)作為理工科老牌名校,在計算機(jī)科學(xué)、新材料等方面一直有不少令人驚嘆的研究成果。在近期由ASME K-16委員會和IEEE組織的“虛擬學(xué)生散熱器設(shè)計挑戰(zhàn)賽”中,一組機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生設(shè)計了一種高效的3D打印散熱器,在大賽中獲得了排名第一的好成績。
普渡大學(xué)團(tuán)隊的四名工程學(xué)生-Soumya Bandyopadhyay,Julia Meyer,Adeline Naon和Saeel Pai-于1月開始他們的研究。團(tuán)隊在鯊魚皮的集合形狀中汲取到了靈感,設(shè)計了鯊魚皮結(jié)構(gòu)的3D打印散熱器。
普渡大學(xué)的3D打印散熱器早期成品
由于鯊魚皮具有獨特的表面紋理,數(shù)以百萬計的細(xì)小突起在減少阻力方面發(fā)揮了作用,決定了鯊魚擁有較小的游泳阻力。由于流體力學(xué)定律也適用于氣體,因此他們在設(shè)計時增加了類似牙本質(zhì)的形狀,從而有助于引起空氣混合的效果。
另外,學(xué)生們在散熱器中設(shè)計了類似于F1賽車的渦流發(fā)生器,使空氣顆粒之間的熱傳遞最大化。并且,為了有效從散熱器中排出熱空氣,散熱器還擁有專門的“呼吸器區(qū)”,形成類似肺中的氣囊,從周圍環(huán)境中吸收冷空氣并通過散熱器內(nèi)部將熱空氣排出,提高下方電子組件的冷卻效果。
散熱器風(fēng)道制冷示意圖
在競賽活動中,評判3D打印散熱器是否成功將會針對散熱能力、總制造成本以及生產(chǎn)所需原材料的數(shù)量來評判,而增材制造可以幫助人們實現(xiàn)更好的效果與更低成本。從該作品來看,3D打印的散熱器性能好于預(yù)期,并且成本與減少鋁材料使用量方面做得足夠優(yōu)秀,也證明了3D打印技術(shù)將會成為推動各類產(chǎn)品進(jìn)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。
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