在先进芯片冷却领域，高集成度高功率密度芯片在应用中常常伴有极端的发热问题，面临的核心技术瓶颈之一是学术界通常所说的“热障”，这长期以来被公认为世界性难题。早在2002年前后，笔者实验室首次提出具有领域突破性意义的液态金属芯片冷却方法［16，17］，申报了国内外这一领域的首项专利，由此开启了颠覆传统的散热解决途径，并通过多年努力建立了该领域理论与应用技术体系，成果被誉为第四代先进热管理技术乃至终极冷却方法，目前该方向渐成世界范围内学科热点。作为高热导率流动工质（液态金属热导率为水的60倍左右），液态金属具有优异的换热能力，相应技术在高热流密度电子芯片、光电器件以及国防安全领域的极端散热上（如激光、微波、雷达、卫星、导弹、预警系统、航空航天等）已显示关键价值［18］，并被拓展到消费电子、废热发电、能量捕获与储存、智能电网、低成本制氢、光伏发电、高性能电池及热电转换等广阔领域。大量基础效应的揭示促成了若干典型成果的建立（图1.3），如：常温液态金属强化传热、相变与流动理论，电磁、热电或虹吸驱动式液态金属芯片冷却与热量捕获技术，微通道液态金属散热技术，刀片散热技术，混合流体散热与能量捕获技术，低熔点金属固液相变吸热技术，以及自然界导热率最高的液态物质——纳米金属流体及热界面材料的发明等。笔者实验室还提出并积极倡导发展全球无水换热器工业［19］，将液态金属冷却推进到十分广阔的领域，如CPU、LED、IGBT、移动电子、太阳能聚焦光伏发电、低品位热量捕获、大功率变压器、激光、微小卫星等的高效热管理。有关研究［20］获得ASME Journal of Electronic Packaging杂志2010—2011年度唯一最佳论文奖、中国国际工业博览会创新奖、北京市技术市场金桥奖项目一等奖等。值得一提的是，液态金属冷却技术因其显著的科学前瞻性和变革性，美国国家航空航天局（NASA）于2014年将其列为“面向未来的前沿技术”，而相应工作在中国已开展了十余年。
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图1.3 液态金属散热器
a.由温差驱动；b.由电磁驱动。
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