SGER: Electrowetting Actuation of Droplets for Cooling of Integrated Circuits

SGER:用于冷却集成电路的液滴电润湿驱动

基本信息

  • 批准号:
    0540004
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2006-04-15 至 2007-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

ABSTRACTProposal Number: CTS-050004Principal Investigator: Mohseni, KamranAffiliation: University of Colorado-BoulderProposal Title: SGER: Electrowetting Actuation of Droplets for Cooling of Integrated CircuitsThis award is for a Small Grant for Exploratory Research awarded by the Thermal Transport and Thermal Processing Program of the Division of Chemical and Transport Systems. Heat is an unavoidable byproduct of normal operation of an electronic device. Reduction in circuit delay and therefore an increase in speed are often achieved by higher circuit packaging density accompanied by increased power dissipation per circuit. As a result of more demand for increased packaging density and performance, the required heat flux removal is increasing at a challenging rate. To this end, this Small Grant for Exploratory Research (SGER) is focused on electrical modulation of discrete droplets for actuation and pumping of liquid droplets, in particular metals/alloys, for active thermal management of compact micro systems and heat removal from the hot spots on any solid surface. Preliminary calculations suggest significant heat removal capability by using this technique.Intellectual Merit: This effort is aimed at providing quantitative data in support of the proposed technique. The proposed technique is based on two observations: (i) By using metals/alloys that are liquid at room temperature (instead of e.g. air cooling) heat transfer rate of a cooling system can be enhanced significantly, (ii) Electrocapillary is an efficient, low power consumption, and low voltage actuation technique for pumping liquidsat micro-scales. Feasibility analysis for such a system will be conducted by focusing on two separate aspects of the project. First, modeling of both electrowetting on dielectric (for conductive liquids) and dielectrophoresis (for dielectric liquids) will be conducted tofind droplet velocity and heat transfer rate for a given actuation voltage. In order to validate these models, experiments will be conducted where the heat transfer coefficients and droplet velocities are directly measured for various actuation parameters.Broader Impacts: It is expected that this project will create innovative advances in a new class of thermal management techniques for compact micro systems. Existing disciplinary courses at CU Boulder will be enriched with results from this work, expanding studentmultidisciplinary exposure to thermofluidics, micro fabrication, and numerical simulation. Advances in thermal management of compact micro systems and micro fluidics are anticipated based on the research proposed in this investigation. These will be disseminated widely at national meetings and through journal publications.
摘要提案编号:CTS-050004 首席研究员:Mohseni, Kamran 隶属关系:科罗拉多大学博尔德分校提案标题:SGER:用于冷却集成电路的液滴电润湿驱动该奖项是为探索性研究提供的小额资助,由热传输和热处理计划授予化学和运输系统部。 热量是电子设备正常运行时不可避免的副产品。电路延迟的减少以及速度的提高通常是通过更高的电路封装密度以及每个电路的功耗增加来实现的。由于对提高封装密度和性能的需求越来越大,所需的热通量去除量正在以极具挑战性的速度增加。 为此,这项探索性研究小额资助 (SGER) 的重点是离散液滴的电调制,用于液滴的驱动和泵送,特别是金属/合金,用于紧凑型微系统的主动热管理和热点散热在任何固体表面上。初步计算表明使用该技术具有显着的散热能力。智力优点:这项工作旨在提供定量数据以支持所提出的技术。所提出的技术基于两个观察结果:(i) 通过使用在室温下为液体的金属/合金(而不是空气冷却),可以显着提高冷却系统的传热率,(ii) 电毛细管是一种高效、用于在微尺度上泵送液体的低功耗和低电压驱动技术。这种系统的可行性分析将重点关注该项目的两个不同方面。首先,将进行电介质电润湿(对于导电液体)和介电泳(对于介电液体)的建模,以找到给定驱动电压下的液滴速度和传热速率。为了验证这些模型,将进行实验,直接测量各种驱动参数的传热系数和液滴速度。更广泛的影响:预计该项目将在紧凑型新型热管理技术方面取得创新进展微系统。这项工作的成果将丰富科罗拉多大学博尔德分校现有的学科课程,扩大学生对热流体、微制造和数值模拟的多学科接触。根据本次调查中提出的研究,预计紧凑型微系统和微流体的热管理将取得进展。这些内容将在全国会议上和通过期刊出版物广泛传播。

项目成果

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