记者 陈乃彰 通讯员 傅振国 赵雯祺 沈钰莹
在第十八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中，山东大学威海校区机电与信息工程学院中国“芯”散热团队《中国“芯”散热——歧管式一体化环路热管芯片散热器》项目斩获主体赛国家特等奖。该团队由机电与信息工程学院本科生王君豪担任负责人，郭春生、孙宁担任指导教师。为解决VR/AR散热“散热难、重量大、能噪高”的问题，团队创造性地提出了用量精准、效率高、副作用小的靶向散热方案，研制出一款高性能歧管式环路热管芯片散热器，为实现在复杂狭小空间高性能电子设备的散热需求提供了可行性方案。
冷芯不易，韬光逐数铭初心
项目负责人王君豪在回顾整个项目历程时说，“我们为项目推进熬了很多夜，很多时候也十分辛苦，但专心投入一件事给我们带来的成长是无可替代的。”
项目起步于假期社会实践，王君豪与对芯片生产饶有兴趣的同学们一拍即合，通过走访上下游厂商，详尽了解到了芯片散热的现存困境与现实需求。芯片的设计制造被称为“人类工业皇冠上的明珠”，是电子信息产业的核心基础与关键技术之一，但热管理问题却一直是限制芯片效能开发的一大阻力。”
如何走出“以功耗换性能”的怪圈，突破解热、散热瓶颈，大家萌生了自主设计VR/AR热控系统的想法。这个想法得到了团队指导老师郭春生的鼓励和肯定。郭老师建议，“可以尝试对航天应用上的环热管技术进行民用化落地。” 经过反复的研讨，团队决定采用作用精准、用量小、无副作用等特点的靶向散热理念，使用两相流换热技术，从而实现高效散热。
为了把环路热管“做小做薄”，发挥团队合力，他们制定了明确的分工，在互相帮助中团结奋进，迎接挑战。王君豪作为队长，负责协调各方资源，确保团队高效运转；岳源负责结构设计与研发，整合、优化产品性能；王帅杰负责理论数据的分析与校核工作；梁子康负责产品数据采集与分析，以及机械机构的功能测试；陈宇飞负责基于算法的模型建立与仿真工作；高一鸣负责装置建模、绘制图纸及实物加工工作；潘宜蓁负责美工绘制；唐璐是团队的答辩手，负责展示项目成果，讲好中国“芯”故事。此外，李华杰等一批早期中国“芯”散热成员，为团队提供了坚实的经验积累和技术支持。
冷芯不易，是历经挫败后依旧昂扬，是日日夜夜沉潜后稍有回响。芯片散热器研究的关键是创新蒸发器歧管结构和高性能毛细芯的结合方式。如何在巧妙组装的同时保证散热器性能稳定，满足“结构轻薄”与“功率需求”，是团队面临的最大难题。王君豪回忆，“把自己的研究成果推倒、重来，我们反复尝试了几十次都没有成功。”
进退维谷之际，团队成员们并没有气馁，而是在与郭春生、孙宁两位指导老师的反复研讨中，继续寻找新的突破。终于，他们开辟出一条新思路：利用一体式的鱼骨式微通道设计代替原有结构——这是团队在VR/AR散热研究走出的重要一步。
热血难凉，砥志研思臻至善
回顾“挑战杯”，王君豪用“成长”“挑战”“突破”三个词语概括了中国“芯”散热团队的心路历程。从院赛雏形到国赛问鼎，历经三百多个日夜，一款散热器的完美呈现，离不开从理论探究到实践加工的反复尝试。
在实验过程里，团队成员岳源参与的是烧结工艺的实验，探究过程令她印象深刻。为了寻找一个“最优解”，团队进行了多轮毛细芯的烧结实验。在原有温度和压强下，烧结的毛细芯硬度难以达到理想效果，无法满足慢走丝线切割与装配需求。于是团队广泛查阅文献资料，多次调试温度、时长、压力等参数，反复打磨工序和切割方案，最终得到的歧管式毛细芯强度和硬度满足了装配和实验需求。“这个过程是很焦灼的，但结果出来的那一刻却让我感到非常有成就感”。而在负责装置建模、绘制图纸盒实物加工的高一鸣看来，将研究模型加工为实物的过程十分具有挑战性——“理论上能够适配的模型可能实际上存在误差，焊接过程中也可能会有焊缝漏点，实验中也会有许多不确定的情况出现。”因此，团队成员经过多次结构优化、仿真分析、理论调和以及实物制造，最终实现了芯片散热器的完美“亮相”。
当谈到赴贵州大学参加全国终审决赛的经历，王君豪则轻松地讲述了彼时的“刻骨铭心”。实验件成品属于高压容器，飞机无法托运，而快递颠簸可能造成精密仪器损伤。为了确保实验件按时、安全达到比赛地，王君豪和队员梁子康拿着接近50斤的防爆箱，选择了和散热器一起“陆运”。历时两天、三次转乘，带着两年时光浇筑出的成果，辗转25个小时坐高铁到达贵州北站。
在终审决赛现场，他们也收获了不一样的风景。团队成员陈宇飞回忆道，“到达比赛现场后，大家都在抓紧时间准备着比赛的环节，路演、答辩，每个环节都有成员们忙碌的身影。”在演示场地，他们有幸同全国高校研究“散热技术”的其他优秀团队一起切磋，拓展思维视野；在答辩现场，他们从容演示芯片散热“零能耗，可弯折，高效率”的山大方案，展现昂扬风采；在颁奖时刻，他们骄傲捧起主体赛国家特等奖的奖杯，为故事的结尾画上圆满句号。
回顾破晓之前，和团队成员一同顶住压力、摸索前行的日子，王君豪感慨万千。“这是我们第一次站上挑战杯国赛的舞台。为了更好地展现项目成果，决赛前几周的凌晨，我们还在一遍遍讨论，做答辩问题的‘头脑风暴’、修改答辩PPT和路演的展示方案，但在这一刻，一切努力都值了。”热血难凉，是山大学子“学无止境”的探索，更是为芯片蓝海贡献力量的热切渴望。
玉汝于成，行稳致远再扬帆
历尽千帆后，回首来时路。团队同学们感激始终坚持不懈、上下求索的自己，更深知成绩的取得，离不开学院、学校和指导老师们的帮助。
机电与信息工程学院搭建的双创育人基地始终注重“人才培养”与“科研项目”发展并举，为中国“芯”散热团队项目的孵化和发展提供了科创的土壤。郭春生和孙宁两位老师从项目孵化到实验落地始终积极地为同学们提供思路和建议，帮助团队与歌尔股份有限公司等在内的上下游厂商对接产品需求，探讨科研成果，精化散热器设计，实现了团队科研能力的巨大提升。孙宁感慨地说，“在作为他们指导老师的这段时间里，我深深地被这支团队的精神所打动，他们体现出来的执行力、判断力以及应对现场陌生比赛环境的应变能力，无疑都是这支团队实力的最好见证。”
多年来，山东大学威海校区高度重视、大力支持学生的科研创新工作，注重通过科研平台搭建、科研资金支持等多种方式，为学生参与科创活动提供帮助，同时鼓励广大专业教师将挑战杯等系列竞赛作为以赛促学、以赛促教的重要途径。从校赛到国赛，学校组织了多次培训会和模拟答辩，在材料梳理整合与答辩展示等方面为中国“芯”散热团队提供了有针对性的参赛指导和保障。作为团队主要答辩成员的唐璐表示，“通过一次次模拟答辩展示，从起初的心理紧张，到最终能够从容、大方地讲出我们的项目。学校、老师和队友们的帮助，我会永远铭记。”
据了解，团队成员已实现“百分百保研”，而团队负责人王君豪更是在以优异成绩保研至北京大学芯片设计方向，并在2023年获得宝钢优秀学生特等奖。谈及未来，王君豪表示，挑战杯的备赛经历激发了他对解决芯片散热问题的兴趣。从最底层的芯片设计去解决问题，让芯片在同等性能下更少发热，具备更高效率，将成为他今后继续探究的方向。同时前往新的平台继续深造，他也对自己的读研生活充满期待，“我希望能够继续努力，把自己的学术成果写在祖国的大地上。”
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