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『LK-99』為一未經證實的常壓室溫超導體材料,而這個『發燒』議題,促使作者對導體、熱導、散熱等材料性能產生偌大的興趣。
此實驗是以常見的鋁製散熱器為主要研究對象,探討不同風冷散熱輔助條件與原始條件散熱效率的對比,並找出最佳散熱組合。依田口實驗方法進行主實驗,瞭解各個影響散熱因子的效應,結果顯示效應大小分別為散熱器鰭片高度>散熱片導熱係數>散熱器鰭片縱軸切割橫條數>冷卻風扇速度,透過效應分析預測最佳化組合為『散熱器鰭片高度30mm、散熱器鰭片縱軸切割2條、冷卻風扇速度30CFM與散熱片導熱系數200w/mk』,預測散熱效率為74.8%;實際驗證結果的散熱效率可達74.3%,與預測值相當,此實驗雜音因子有被控制。
從主實驗的結果得知鰭片高度影響效應最大,亦即愈高的鰭片高度有較好的散熱效率;在對照組中,是將銅製散熱器替代鋁製散熱器,並且選取已知『正效應』因子的最高水準作為銅製散熱器的對照實驗組合。雖然銅製散熱器鰭片高度僅有11.0mm,遠低於鋁製散熱器最佳化的鰭片高度30.0mm,但實驗結果顯示散熱效率為74.4%,就能與鋁製散熱器最佳化組合散熱效率相當。此主要因素為銅的導熱率的差異,導熱率高的物質能快速傳導測試物的熱,並藉由風扇冷卻,持續循環達成快速降溫。
因應第三代半導體的發展,『熱技術』是目前最切迫探討與克服的問題之一,『如何降低產生的熱』與『如何快速散熱』一直是學術界、產業界努力鑽研的課題。假以時日,電子器件新結構、新冷卻方式與常壓室溫超導體材料問世,有助於眾多領域的發展,相信這些新發現、新發明會為人類帶來更友善、更智慧與更環保的生活環境。
關鍵字:
電源模組
田口實驗法
散熱效率
作品所屬領域:
物理
生活科技
性別平權 工業化、創新及基礎建設 多元夥伴關係