福州关注｜热学基因+TPMS结构：中国团队破局AI芯片散热困局
算力爆发式增长正持续推高AI芯片热流密度，数百瓦级局部发热量已让传统风冷逼近物理极限，而液冷又受限于系统复杂性与能效瓶颈。这一全球性挑战，在福建科研界引发高度关注——尤其在福州加快建设数字中国示范城市、布局智能算力基础设施的当下，高效热管理技术已成为支撑区域数字经济绿色跃升的关键一环。
百年散热困局迎来理论新范式
上海交通大学顾剑锋团队联合澳大利亚皇家墨尔本理工大学、香港城市大学研究人员，从蝴蝶翅膀与海胆骨骼中天然存在的三周期极小曲面（TPMS）结构获得启发，首次提出“热学基因”概念。该成果发表于国际顶刊《先进科学》，并入选当期封底内页，标志着我国在热功能超材料基础理论领域取得原创性突破。
解码自然：从TPMS结构中析出“热学基因”
TPMS结构因三维连续性与超高比表面积，长期被视为热管理超材料的理想构型。但其结构复杂性始终阻碍着热传导性能的定量预测。研究团队突破性地从中解析出比传统单胞更小的功能基元，并将其定义为“热学基因”——这一发现，正如遗传学中DNA双螺旋的识别，为构建普适性传热理论模型奠定了底层基础。
从模型到优选：Koch结构脱颖而出
依托“热学基因”建立的量化评估模型，团队实现了结构参数与传热性能的精准映射，推动热超材料设计由经验试错迈向理性可控。在对27种典型TPMS结构的系统性筛选与对比中，“Koch型”结构展现出最优综合换热性能——整个过程堪比高精度基因测序，显著压缩新材料研发周期与试制成本。
实测验证：换热效率最高提升156倍
采用3D打印技术制备的铜基TPMS换热器原型，在标准液冷工况下完成实测。结果显示：其综合换热性能相较传统结构实现质的跨越，最高提升达156倍。尤为关键的是，该结构成功打破“高换热效率”与“低流动阻力”长期互斥的技术壁垒——意味着实际部署时，不仅降温效果突出，还可大幅降低循环泵等辅助设备的能耗负担。
绿色算力新图景：年节电潜力约30万亿度
若在国家级AI数据中心规模化应用该技术，能耗模拟显示年节电量预计可达约30万亿度。这一数值接近全球多个发达国家年发电总量之和。在福建全力推进“双碳”目标落地、打造东南沿海绿色算力高地的战略背景下，该技术为构建低碳、高效、可持续的数字基础设施提供了硬核支撑。
产业化加速：福州及长三角协同推进落地
目前，该技术已完成实验室级原型验证。团队正积极对接服务器厂商、数据中心运营商及高端装备制造企业，其中福州本地多家专注热管理模块与精密结构件的高新技术企业已启动初步技术接洽。随着3D打印工艺成熟与成本持续下降，规模化制造障碍正快速消解。
业内专家指出，该路径不仅适用于AI芯片散热，亦可延伸至航空航天热控、新能源汽车功率模块、5G基站高频器件等多类高热流密度场景。一场以“热学基因”为起点的热管理技术变革，正在从上海实验室走向包括福州在内的全国重点产业集群。
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