同一台金属3D打印设备，用厂商推荐的AlSi10Mg参数去打一根毛细芯，打出来是块实心铁。

要让那块铁变回真正能吸液体的多孔结构，英国伍尔弗汉普顿大学AMFM团队做的第一件事，是把激光功率砍到推荐值的一半。

这是他们最近发表在《Applied Thermal Engineering》上的新文章里最反直觉的一步。

这是他们最近发表在《Applied Thermal Engineering》上的新文章里最反直觉的一步。

文章想回答的核心问题是，激光粉末床熔融（L-PBF）如何直接打出一个内置毛细芯的完整均热板。

在讲工艺之前，先说说潜在应用。

电子设备最怕热，温度每升10°C，元器件失效率翻一倍；

行业里约55%的电子设备故障，根子都在散热没做好。

AI算力、数据中心、电动车电池、雷达和功率电子，热流密度一个比一个极端，热点越来越集中、越来越不均匀。

传统鳍片散热器靠基材导热加风冷，面对这种局部高热流已经追不上。

相变均热板是另一条路。

它靠工质在热端蒸发、冷端凝结来搬热，再靠内部毛细芯把冷凝液吸回热端，全程被动循环，不耗电，温差还小。

下图是热管与典型芯结构示意，蒸发／绝热／冷凝工作循环、轴向沟槽芯、烧结粉末芯：

毛细芯是这个器件的心脏。

它的孔径、连通性和分布方式，直接决定这块板子能扛多大热流。

问题在于，传统芯只能开槽、烧结或者扩散焊三选一，工序多、几何自由度低，复杂的内部结构很难塞进一个紧凑外壳。

3D打印优势的地方就在这。

理论上，芯可以和腔体一次成型，直接长在内壁上，贴着任意曲面走，沟槽和烧结粉做不出来的形状它能做。

对做国防、航天电子这一点尤其有分量。

这类设备空间紧、可靠性要求高，还经常要在各种姿态甚至失重环境下工作。

而失重下没有重力帮液体回流，毛细芯几乎是唯一的指望。

回到工艺本身，团队用的是EOS M290，400W激光、100µm光斑，材料是L-PBF里最成熟的AlSi10Mg。

下面图是设备参数以及AlSi10Mg粉末SEM形貌，近球形颗粒伴有卫星粉：

他们设计的是规则正交立方晶格，目标参数很苛刻。

0.5mm单元胞、130µm杆径、140µm孔径、约50%孔隙率。

既要够毛细泵送，又要让蒸气跑得动，还得卡在机器物理上能做出来的极限附近。

下图是正交晶格芯设计，包含单元胞、周期阵列、整管与内部芯横截面：

130µm的杆径，已经低于AlSi10Mg标准工艺窗口的有效分辨率，逼近这台机器的光学极限。

结果是，整个芯结构的所有扫描矢量，全被软件判成了边缘参数，没有一根杆用到核心填充。

下图切片软件显示整个芯被品红色边缘参数主导

边缘参数原本是为薄壁和拐角准备的，作用是局部降低能量、控制熔池、保住尺寸精度。

现在整个芯都落进了这个区间，这意味着厂商那套为近全致密优化的出厂参数彻底失效：

照搬上去，要么烧过头，杆粘连、孔闭死；

要么烧不够，杆直接断掉。

所以这篇文章真正的命题，不是把它当成密度问题来调，而是把它当成边缘参数来调。

这是一个被传统L-PBF优化几乎忽略掉的维度。

接下来是一场在极窄窗口里找平衡的实验。

固定扫描速度和层厚，只动功率，从40W一路扫到160W。

样本排布与切片核对以及管状样件的打印过程与成品如下图：

结果是80W这个出厂基准点几乎打成了实心；120W以上彻底致密，没有可用的孔。

反而是40W，孔隙最连续、最可重复。

下图看到的40W孔隙最佳，80W基准几乎无孔，120W以上致密

然后引入扫描速度和层厚做二次微调。

规律逐渐清晰，在40W这种低功率区间，提高扫描速度能持续改善孔隙，因为单位长度上的能量更低、熔池更小；

层厚从30µm降到20µm，可熔的材料更少，对熔池控制更精细，孔隙保留得更多。

下图看5mm立方晶格在不同层厚、功率、速度下的孔隙；孔隙率随能量密度、扫描速度的变化曲线

最终胜出的组合，建议收藏：

40W、700mm／s、20µm层厚，能量密度2.86 J／mm³，孔隙率约45%。

CT扫描完，整个体积内，杆连续、孔贯通，没有残留的未熔粉末。

粉能彻底清干净，对后续抽真空和充注至关重要。

下图是最优晶格三维重建与XY、ZY截面

还有一个很务实的取舍。

他们又比了0.5mm和0.6mm两种单元胞。

0.6mm明显更好做，孔更大更均匀，约175µm，工艺窗口更宽，对参数波动更不敏感。

但孔越大，毛细压力越小，绕不过去。

最后他们选了更难做的0.5mm，孔约140µm，正好压在毛细性能的目标值上。

下图可以看到0.5mm与0.6mm单元胞孔隙对比以及孔隙率随能量密度、扫描速度的变化

把这套参数从立方块搬到真实均热板，是另一道关。

曲面、薄壁、几何约束，都会改变局部的热累积，弄不好局部又烧过头。

可以看到下图均热板截面内置芯的光学显微与xCT结果。

壁芯界面致密、孔道贯通、无残留粉。

验证通过后，他们按VITA 48.2传导冷却标准做了一个3U VPX散热单元。

这不是随便挑的形态，VPX是军用和工业加固电子里的主流机箱标准。

芯被连续地长在腔体所有内壁上，还专门设计了排粉孔。

一共打了三个，无失败、无明显变形，说明这套工艺较为成熟。

下图是3UVPX散热器设计：

下图是均热板整机模型、打印过程与成品：

功能验证用的是丙酮，不是最优工质，但低沸点、低粘度、对铝相容性好，适合做短期验证。

用了这样的均热板热测试台架：

温差随流量与功率的变化曲线如下：

在6.0到6.5ml流量下，器件稳定工作到65W热输入，跨腔体温差超过70°C，温差随功率近似线性上升。

这条直线说明它一直运行在毛细控制区间内，整个测试范围里没有干涸，也没有蒸气阻塞。

不过70°C这个温差是偏保守的，不是和商用均热板的直接对标，作者自己也说了。

不过这篇文章的整体定位，是先证明能不能造出来、能不能工作，还不谈商用性能。

那这件事从应用看，如果只是给桌面服务器散热，它未必能比过一只成熟的烧结铜均热板，价格也不占优。

但放进一个3U VPX加固机箱，或者一个空间轨道上工作的电子盒里，事情可能就不一样了。

前者空间紧、姿态多变、对装配点和泄漏点容忍度极低；

还是那句话，后者根本没有重力帮液体回流，毛细芯是唯一的回液机制。

在这两类场景里，能一次成型、能贴着任意曲面长、能在任意姿态下工作的芯，是有人愿意付溢价去用的。

至于这套工艺还没回答的部分，主要是毛细极限、渗透率、最大热输运能力都还没定量；

丙酮在铝里长期是否产生不凝气体、密封能不能扛住反复热循环，得看研究团队后续工作；

AM易道认为，这篇文章里真正值得记的是切片软件无意中点出来的事实。

当杆径逼近机器的分辨率极限，我们优化的对象，已经不是材料密度，而是边缘参数本身。

散热这条路再往下走，从3D打印视角看，当壳和芯能一次成型，散热器的形状本身，不再受装配和分型面的约束。

下一代均热板长什么样，将不再由热设计师一个人说了算。

来源：J. Robinson, M. Taylor-Smith, A. Arjunan 等，《Optimisation of energy input in laser powder bed fusion of porous wick structures for functional vapour chambers》，Applied Thermal Engineering，2026，DOI：10.1016／j.applthermaleng.2026.131623。图片均取自该论文。

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