找到合适的电子产品冷却方法可以让工程师、设计师和其他专业人员通过找到使产品使用寿命更长、更节能的解决方案来优先考虑可持续性。
无源技术之所以受欢迎，是因为它们通常比有源技术更便宜、更可靠，因为没有风扇或其他活动部件会损坏。那么目前研究人员进行了哪些探索，他们的发现又将如何改进未来的电子设计？
石墨烯是一种以超强强度和超轻著称的材料。除此以外研究人员还发现，石墨烯能高效地传导和散热，这促使工程师们希望更多地了解石墨烯在电子产品中作为被动冷却机制的能力。
比如这个来自瑞典的初创公司Tenutec，该公司使用石墨烯作为添加剂或多层薄膜，用于电子产品的被动冷却。该公司凭借其可持续的生产方法脱颖而出，它使石墨烯生产的碳足迹仅为每公斤0.85公斤二氧化碳当量，而其他成熟方法的碳密集程度要比这高出几百倍。
图1：使用石墨烯作为添加剂或多层薄膜在被动冷却方面具有显著的优点。来源：Tenutec
此外，该技术能够将石墨烯分散到一至三层，且不会产生有害化学物质。由于该企业的被动冷却方法能够消除电子产品中的热点，因此还能延长产品的使用寿命，从而提高可持续发展能力。
这项被动冷却工作始于瑞典查尔姆斯理工大学的研究。研究人员在那里开发和改进了石墨烯的生产方法，并最终意识到当前的市场条件和消费者需求使该技术极具有市场价值。
无论是采用何种精确的创新技术，大多电子制造商都希望能获得紧凑而有效的解决方案，并通过附带的相关数据来证明其价值。另一种消除热点的技术可以以每平方厘米1000瓦的水平散热，是设备功率元件的良好解决方案。
无论专业人士使用石墨烯片还是替代品来让他们的设备保持合适的温度，潜在用户都希望有效性能得到保证。
电子产品被动冷却方案的众多改进都涉及金属有机骨架(MOFs)，这是一种从空气中吸收水蒸气的多孔材料。然而，它们的热传导率通常较低。一个研究小组试图通过使用水吸附工艺来控制从接触表面到MOFs的界面热传递，从而改善这一特性。
图2：金属有机骨架(MOFs)是一种多孔材料，可从空气中吸收水蒸气。来源：IntechOpen
该团队在研究过程中应用了仿真和综合测量来确定其有效性。结果表明，水吸附法使界面热导率比没有水吸附法的MOFs提高了约7.1倍。
研究人员还得出结论，MOFs内吸附的水分子形成了密集的通道，形成了将热量从热表面带走的热通道。他们认为，这种冷却创新为调节电子设备和其他关键设备的温度提供了一种可持续的方法，同时也拓展了利用MOFs进行被动冷却的可能性。
尽管消费者每天都会使用电子产品，但也有越来越多的人开始担心这些产品停止使用或被丢弃时产生的废物。同样，他们希望制造商能够提供既能良好工作又能减少环境负担的解决方案。
被动冷却技术是满足这些需求的核心，因为电子产品必须具备足够的热管理能力。过热会缩短其使用寿命并危及用户安全。然而，如果能在保持有效性的同时满足可持续发展的需求，消费者和设计者都能从中获益。
(原文刊登于EDN美国版，参考链接：How passive cooling advances electronics sustainability，由Ricardo Xie编译)
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