被动冷却技术取得突破，可使数据中心能耗大幅降低

这项进展详细刊登在6月13日《焦耳》(Joule)期刊上发表的一篇论文中。

随着人工智能（AI）和云计算的持续扩张，对数据处理的需求及其产生的热量正在急剧上升。目前，冷却能耗占数据中心总能耗的40%。若趋势延续，到2030年全球冷却能耗可能翻倍以上。

新型蒸发冷却技术有望遏制这一趋势。该技术采用一种低成本多孔纤维膜，其内部具有相互连通的微孔网络，利用毛细作用将冷却液输送至膜表面。液体蒸发时能高效带走下方电子元件的热量——无需额外能耗。该膜位于电子元件上方的微通道顶部，吸入流经通道的液体并高效散发热量。

"与传统风冷或液冷相比，蒸发冷却能以更低能耗驱散更高的热通量，"加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的机械与航空航天工程系教授任坤晨（Renkun Chen）表示。他与同系教授蔡胜强（Shengqiang Cai）、阿布舍克·萨哈（Abhishek Saha）共同领导该项目。陈教授研究团队的博士生冯天实（Tianshi Feng）和博士后研究员裴宇（Yu Pei）是该研究的共同第一作者。

陈教授解释，目前许多应用依赖蒸发冷却，如笔记本电脑的热管和空调的蒸发器。但将其有效应用于高功率电子器件始终存在挑战。此前使用多孔膜的尝试均未成功——虽然其高表面积利于蒸发，但孔隙过小易堵塞，过大则引发非预期沸腾。"我们采用具有合适尺寸连通孔的多孔纤维膜，"陈教授指出。该设计实现了高效蒸发且规避了前述缺陷。

在可变热通量测试中，该膜取得突破性性能：可处理超过每平方厘米800瓦的热通量——属该类冷却系统的最高记录水平之一，并在连续数小时运行中保持稳定。

"这一成果彰显了重新构想材料以实现全新应用的潜力，"陈教授强调。"这些纤维膜最初设计用于过滤领域，此前无人探索其在蒸发冷却的应用。我们意识到其独特的结构特征——连通孔隙与精准孔径——可使其成为高效蒸发冷却的理想材料。令人惊讶的是，经适当机械强化后，它们不仅能承受高热通量，更能在极端条件下表现出色。"

尽管当前成果喜人，陈教授表示该技术仍远低于理论极限。团队正致力于优化膜结构和性能，下一步将集成至冷板原型中——冷板是附着于CPU、GPU等芯片表面的扁平散热组件。同时团队已创立初创公司推进技术商业化。

本研究获美国国家科学基金会资助（项目编号CMMI-1762560、DMR-2005181）。部分工作在加州大学圣地亚哥分校圣地亚哥纳米技术基础设施（SDNI）完成，该机构隶属美国国家纳米技术协调基础设施网络，由美国国家科学基金会资助（项目编号ECCS-2025752）。

利益声明：加州大学董事局已就相关技术提交专利（PCT申请号PCT/US24/46923）。作者声明无其他竞争性利益。