3D打印技術(shù)參考注意到，由電子與光子設(shè)備熱管理技術(shù)委員會(huì)（ASME K-16）與半導(dǎo)體熱與熱機(jī)械多物理現(xiàn)象國際會(huì)議（IEEE ITherm），聯(lián)合舉辦的2026年學(xué)生冷板設(shè)計(jì)競賽，中國學(xué)生團(tuán)隊(duì)再次取得好成績。

此次大賽共有三支隊(duì)伍進(jìn)入決賽。分別是來自滑鐵盧大學(xué)和阿爾伯塔大學(xué)的MSAM MDAM團(tuán)隊(duì)，香港中文大學(xué)、東華大學(xué)NERL-MNEMS團(tuán)隊(duì)，以及中國諾丁漢大學(xué)的MicroAero團(tuán)隊(duì)。

可以看出中國團(tuán)隊(duì)一如既往地的具有強(qiáng)大實(shí)力。

競賽概括

本次競賽仍然聚焦高功率電子設(shè)備的液冷散熱。參賽團(tuán)隊(duì)要解決芯片表面功率分布不均導(dǎo)致的熱點(diǎn)問題，同時(shí)降低壓降，提升綜合性能指標(biāo)。

也就是說，并不是單純要求把芯片溫度壓到最低才是優(yōu)秀。

設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)在于，高功率區(qū)域需要更高的散熱能力，但流體會(huì)自然選擇低阻力路徑，傳統(tǒng)微通道會(huì)顯著增加壓降，導(dǎo)致流量分配不均，造成熱點(diǎn)集中。

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)以品質(zhì)因數(shù)（FoM）作為衡量依據(jù)，它能綜合衡量熱阻降低和壓降降低的程度，數(shù)值越高代表設(shè)計(jì)越好。

今年的參賽設(shè)計(jì)仍然以銅冷板為主，學(xué)生們將設(shè)計(jì)、分析并優(yōu)化一種采用3D打印技術(shù)制造的冷板，撰寫白皮書，分析其設(shè)計(jì)并記錄設(shè)計(jì)過程。

電化學(xué)3D打印技術(shù)開發(fā)公司Fabric8Labs依然是本屆大賽的冷板制造商。

??香港中文大學(xué)團(tuán)隊(duì)

該團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)為仿生分形流道銅冷板，他們將冷板分成了三個(gè)主區(qū)域，中心高功率區(qū)域的微通道尺寸為166.6μm（增強(qiáng)散熱），兩側(cè)低功率區(qū)的微通道尺寸為200μm（降低壓降），低功率區(qū)又進(jìn)一步細(xì)分了高流量區(qū)、低流量區(qū)和極低流量區(qū)幾個(gè)子區(qū)域。

整體采用雙層正交鰭片，微通道尺寸在X/Y方向上變化復(fù)雜，使用傳統(tǒng)加工困難，但適合3D打印高效制造。

該設(shè)計(jì)取得效果是，壓降顯著降低了27.7%，最高芯片溫度降低了0.5℃。其FoM值為9.46%。

?? 中國寧波諾丁漢大學(xué)團(tuán)隊(duì)

該團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)為復(fù)雜仿生/網(wǎng)狀流道銅冷板，使用拓?fù)鋬?yōu)化方法生成了類似生物脈絡(luò)的分支熱通道結(jié)構(gòu)，能夠優(yōu)先將熱量從高功率區(qū)引導(dǎo)至邊緣。

但是，原始拓?fù)浯嬖谶吔鐚釉龊窈土鲃?dòng)停滯的問題，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)為了彌補(bǔ)這些不足，引入了流線型通道、變密度針鰭陣列、倒三角穿孔和集成的切片結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過多個(gè)版本的迭代，最終設(shè)計(jì)使壓降降低了45.2%，最高芯片溫度雖上升了3.08℃，但優(yōu)化了流動(dòng)阻力，整理熱-水力平衡指標(biāo)為正，其FoM值為3.75%。

?? 滑鐵盧大學(xué)和阿爾伯塔大學(xué)團(tuán)隊(duì)

該團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)特點(diǎn)是平行直通道銅冷板。

設(shè)計(jì)中包含兩種混合結(jié)構(gòu)，入口區(qū)采用直矩形微通道，壁厚和通道寬度均為0.125mm，高度2mm用于冷卻高功率區(qū)；下游區(qū)采用拓?fù)鋬?yōu)化矢量場定向布置的流線型翼型鰭片（Streamfins） ，其頭部與尾部的直徑均為0.1mm，半翼展為0.246mm，采用順列陣列，用于冷卻低功率區(qū)域。

該設(shè)計(jì)使壓降降低了42.5%，最高芯片溫度上升了0.5℃，F(xiàn)oM值為10.96%。在高流量下，散熱能力超過基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

該競賽是全球熱管理領(lǐng)域極具影響力的學(xué)生賽事。根據(jù)3D打印技術(shù)參考對(duì)該大賽的關(guān)注，上一屆比賽中國團(tuán)隊(duì)成績就很顯著，其中就有香港中文大學(xué)和寧波諾丁漢大學(xué)。

如今，流道設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)平行通道，開始向仿生分形、網(wǎng)狀微通道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)演進(jìn)，體現(xiàn)了3D打印技術(shù)在熱管理領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢。

設(shè)計(jì)的先進(jìn)性變得更為重要，相關(guān)人才的缺乏已成為新問題。

可以看出，上述兩所高校在3D打印冷板研究賽道已經(jīng)積累了大量經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，他們也將為這一新興應(yīng)用輸送大量高端人才。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作，未經(jīng)授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。