手机✿★、航天器酷游KU游✿★、青藏铁路三者有什么共同点?答案是都需要保持温度✿★。一旦热量散不出去✿★,就会导致变形✿★、失效✿★。
科学家用以解决这一关键问题的高性能传热元件叫做“热管”✿★。1964年✿★,国际首篇热管论文发表✿★,著名传热学家✿★、美国工程院院士田长霖认为✿★,这篇仅2页的论文随即产生了“如原子能一般巨大的影响”✿★。
热管是靠内部液体的相变和蒸汽流动来传热✿★,其等效热导率可以达到金属的成百上千甚至上万倍✿★,是任何已知材料无法比拟的✿★。发展至今✿★,热管已广泛应用于各领域✿★,走进千家万户✿★。
最早的热管研究可以追溯到1942年✿★,美国通用发动机公司工程师Gauglar提出一种新的强化传热元件并申请了专利✿★。但当时各国都忙于二战✿★,该专利沉寂了近20年✿★。直到1964年古典艳情✿★,才首次在洛斯阿拉莫斯国家实验室制造出来✿★,命名为热管✿★。
此前✿★,业界一直认为通过导热进行较长距离的传热是不经济的✿★,但热管的出现彻底改变了这一认知古典艳情✿★,因此迅速兴起✿★。
“最直接的原因是当时美苏航天竞赛✿★,没有热管去解决温控问题✿★,航天器发展不下去了✿★。”中国航天科技集团第十一研究院研究员曲伟告诉《中国科学报》✿★,热管对航天发展的推动作用极其巨大✿★。
在我国的“探月”“探火”工程中✿★,也有热管工作的身影✿★。曲伟指出✿★,月球表面在日照时能达到120℃✿★,月夜时则低至-100℃✿★,温差巨大✿★。因此从探月一期工程开始酷游KU游✿★,就研究利用热管耦合相变材料✿★,在白天储能✿★、夜晚释能✿★,防止航天器冻坏✿★。如今✿★,小到空间站里的计算机✿★,大到载人飞船✿★,都需要热管等技术保证运行安全✿★。
2000年✿★,意义深远的“青藏铁路”工程上马✿★。当时碰到的一大难题是✿★:冻土层在冬天时会冻结膨胀✿★,到夏季又融化沉降✿★,导致铁路路基扭曲变形✿★。最后通过在地下埋入热管解决了这一世界性难题✿★。
此外✿★,随着AI算力的爆发式增长✿★,大型数据中心的功耗和发热也成为世界性问题✿★。“热管在解决这类小空间散热问题中具有革命性的潜力✿★。”曲伟认为✿★。
如今✿★,热管的应用正在向极端方向发展✿★,如超高温✿★、超低温等特殊场合✿★。例如✿★,热管手术刀可以在-100℃条件下操作✿★,利用低温对病灶进行治疗✿★。
同时✿★,热管也可以超越“管”状✿★,发展成“奇形怪状”✿★。例如用在飞行器上酷游KU游✿★,为了节省空间酷游KU游✿★,热管已经演变成薄层结构的“热片”✿★。
曲伟的老师✿★、中国科学院工程热物理研究所(以下简称工程热物理所)研究员马同泽是我国热管技术研究的开创者之一✿★。
1957年11月✿★,刚从哈尔滨工业大学研究生毕业的马同泽✿★,和其他7名研究生一起✿★,由中国科学院动力研究室(工程热物理所前身)派往苏联学习✿★,师从著名传热学家米海耶夫✿★。1960年✿★,马同泽获得副博士学位后回国✿★。
1964年✿★,国际首篇热管论文问世✿★,一石激起千层浪✿★。中国科学院得到消息后✿★,随即开始了文献调研和原理样件研制工作✿★。
据工程热物理所研究员刘登瀛回忆✿★,他们先研制了简单的水热管✿★,即以水为工作介质的热管✿★,目的是检测其是否具有热管特性✿★。1968年✿★,我国第一根水热管原理样件研制成功✿★,测试结果证实了前期的设想✿★,具有明确的热管特征✿★,标志着我国热管原理研究取得重大突破✿★。之后✿★,研究室开始集中攻关难度更大的液态金属钠高温热管✿★。
所谓钠热管✿★,即以液态金属钠作为工作介质的热管✿★。同水相比✿★,液态金属钠具有许多优点✿★,如在高温下具有很好的稳定性✿★、导热性等✿★,因此应用更为广泛✿★,但研制工艺十分复杂✿★,实验难度远高于水热管✿★。
由于当时国内的相关资料极少✿★,没有多少经验可供借鉴✿★,马同泽带领蒋章焰✿★、赵嘉琪✿★、张正芳✿★、霍秀和等人克服重重困难✿★,认真分析有限的国外资料✿★,开展了艰苦的探索✿★。他们自己动手✿★,边学习古典艳情✿★、边实验✿★,先后建成多个系统性实验装置古典艳情✿★,并成立了我国第一个热管研究团体——热管研究组✿★。
此后没多久✿★,研究组就接到一项重大任务——为我国地球同步卫星的原子能电源研制钠热管✿★。据悉✿★,这种电源采用热离子发电机✿★,发电效率为20%✿★,剩余80%的能量都要通过热管向空间辐射排散✿★。
大家以极大的热情立刻投入了这项工作✿★。在全力以赴的投入下✿★,1972年9月✿★,我国第一根液态金属钠高温热管终于测试成功✿★,实现了我国热管技术领域零的突破✿★。此后✿★,研究组再接再厉✿★,又研制出3种结构的钠热管✿★,均达到或超过任务要求✿★,圆满完成这一国家任务✿★。
在满足国防需求的同时✿★,为了将钠热管尽快应用到一般工业中✿★,热管研究组与七机部502所合作研制了用于外延炉的均温用高温钠热管酷游KU游✿★,使得外延炉的温差由±0.5℃降低到±0.02~0.03℃✿★,接近当时世界先进水平✿★。
20世纪70年代✿★,国际上发生了石油危机✿★,导致国外对工业余热回收的需求增多✿★,钢-水热管成为研究热点✿★。我国也及时跟上✿★,经过几年攻关✿★,1983年✿★,工程热物理所研制的钢-水热管成功应用于兰州炼油厂苯烃化炉空气预热器项目✿★,并在全国推广✿★。1985年✿★,“碳钢-水热管和换热器及其余热回收中的应用”项目获国家科技进步奖二等奖✿★。
据曲伟介绍✿★,20世纪80年代是我国热管技术快速发展的“井喷”期✿★,多项科技成果在工业部门得到应用✿★;进入21世纪✿★,则是技术创新期✿★,产生很多新器件酷游KU游✿★。
“热管技术成本低✿★,但能解决大问题✿★,对我国电子信息✿★、航天✿★、军工等高精尖技术的推动作用巨大✿★。”曲伟说✿★。
曲伟表示✿★:“马老师做热管研究获过3项国家奖✿★,这是业内绝无仅有的✿★,学术圈公认他为中国热管第一人✿★,代表了中国科学院的水平✿★。而且不仅学术造诣高✿★,人品也好✿★,平易近人✿★。”
曲伟回忆✿★,马同泽谦虚谨慎✿★,从来不以自己得过国家级奖项自居✿★,但有一件事却很自豪✿★,那就是和毛主席同一天生日✿★,因此得名“同泽”✿★。而在做科研时✿★,他也同毛主席一样✿★,注重理论和实践相结合✿★。
例如✿★,为了验证碳钢水热管的寿命能达到5年✿★,马同泽带领大家每天记录上百根热管的数据✿★,持续了长达6年✿★。
虽然马同泽已于2015年去世✿★,但回忆起自己相处了12年的恩师✿★,曲伟还是满怀感激之情✿★:“马老师非常重视训练学生的基本功✿★,要求每个研究生熟练掌握各种仪表✿★,知道不同仪器的长处和短板✿★。比如每个热电偶我们都是自己焊的✿★,挨个测量误差✿★。所有这些小细节马老师都领着我们亲力亲为古典艳情✿★,所以他的学生出来一个是一个✿★,到其他岗位上也能做出很好的成绩✿★。”
在生活中✿★,马同泽也非常关心学生✿★。曲伟至今记得古典艳情古典艳情✿★,当时研究所条件有限✿★,学生洗澡存在一定困难✿★,他多次找到所领导✿★,最后终于解决了学生公寓洗澡问题✿★。
在学生眼中是“大科学家”的马同泽✿★,也非常细心✿★。一次实验室搬家时不小心打碎了一支U型管水银计✿★,马同泽亲自拿铲子和容器将水银收集起来密封保存✿★。
对于招摇撞骗的学术骗子✿★,马同泽态度鲜明✿★。20世纪90年代✿★,国内某高校宣扬ZGM介质管中蕴含40多种微量元素✿★,有神乎其神的功效✿★,吸引了许多投资方纷纷投钱✿★。这些人还到处举办研讨会古典艳情✿★,邀请各大高校的老师参会“站台”✿★。马同泽坚定地说✿★:“不能为了蝇头小利✿★,连学术不学术都不管了✿★。”他不仅抵制参会✿★,还带头写了一封公开信揭露其伪科学的真面目✿★,丝毫不怕得罪人✿★。
虽然斯人已逝✿★,但马同泽培养的大量研究人才✿★,仍然活跃在热管领域✿★,践行着他的科学思想✿★,成为相关领域领军和骨干人才✿★,在各行各业发光发热✿★。九州酷游在线✿★,酷游KU游平台✿★,九州酷游ku游官网最新地址官网✿★,流体技术✿★。ku九州酷游✿★。