高热功率的新一代处理器对冷却系统提出很高要求，应用介电液体的两相浸没式冷却技术是高功率密度电子冷却的可行解决方案。多孔涂层在浸没式液冷中能够增强沸腾传热效率，是将热量从电子元件中快速转移的最有效方法之一。
加拿大舍布鲁克大学跨学科创新技术研究所机械工程系（Department of Mechanical Engineering Institut Interdisciplinaire d’Innovation Technologique (3IT)- Université de Sherbrooke Sherbrooke, Canada）和合作方——Systemex Energies的研发人员开发了一种新型多尺度电镀多孔 (MuSEP) 涂层，其表面具有随机的孔径分布，可显著提高沸腾效率。该涂层在室温下沉积，可以添加到 CPU 和 GPU 等现成的电子部件散热器中。
研究团队将 3M 公司的介电高润湿液体 Novec™ 649 应用于具有不同表面特性散热器的池沸腾实验，它们分别是裸铜、添加3M 公司商品化的沸腾增强涂层 (BEC™) 和 MuSEP 涂层的散热器。
SEM image of 3M BEC
SEM image of the MuSEP coating
研究团队将面积为22平方厘米、厚度为4mm的散热器，连接到表面尺寸为 2.54 cm x 2.54 cm 的加热器上，并对这 3 种具有不同表面特性的散热器在浸没式冷却中的热性能进行测试。
测试结果表明，使用 MuSEP 涂层的散热器获得了最佳结果。在 (250±11) W（平均热通量（11.3±0.5）W/cm 2 的沸腾表面 ）的功率下，MuSEP 涂层散热器的外壳温度为 (68±0.1)°C，BEC™ 涂层散热器的外壳温度为 (79±0.1)°C，裸铜散热器的外壳温度为 (93±0.1)°C。
与裸铜表面相比，介电液在 MuSEP 涂层上沸腾时，其表面对液体的热阻 (R s–l ) 从 (0.186±0.008) °C/W 降低到 (0.089±0.004) °C/W。此外，MuSEP 涂层在较低功率下表现出最低的热阻。
在研究团队创建的两相热虹吸冷却系统原型中，MuSEP 涂层通过了超过 22000 小时的 CPU 集成功能测试以及在整个浸没式冷却应用中超过 5500 小时的集成测试，其可靠性得到了证明。
研究团队认为，凭借卓越的沸腾性能、低制造成本和可靠性，MuSEP 涂层有望成为未来商业化两相冷却解决方案的基本组成要素。
Systemex Energies
Systemex Energies 持续关注浸没式冷却在 HPC 领域的应用和技术发展。早在2014年，Systemex Energies就在其位于 Magog（蒙特利尔郊外）的研究中心设计并建造了两个测试平台，并使用 IBM Power 5 机架对传统空气冷却系统和两相浸没式冷却系统的能耗进行基准测试和对比。
在初步测试中，Systemex发现，应用 3M Novec 介电液的两相浸没式冷却技术可以将冷却能耗降低 94%。
参考：
1、O. Ghaffari et al., "Two-Phase Closed-Loop Thermosyphon Filled with a Dielectric Liquid for Electronics Cooling Applications," 2021 20th IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (iTherm), 2021, pp. 74-80, doi: 10.1109/ITherm51669.2021.9503149.
