中科院金属所：电化学3D打印，攻克Ω槽道热管一体化制造

导读：AI芯片越来越烫，散热成了算力释放的卡脖子难题。

2026年7月27日，南极熊获悉，中科院金属所宋鸿武团队联合白俄罗斯科学院、江西耐乐铜业，另辟蹊径——用电化学沉积增材制造（3D打印）在Ω形铜热管槽道内壁原位"种"出梯度多孔铜吸液芯，一举突破困扰业界多年的一体化制造瓶颈。毛细力翻倍，散热功率翻倍。这项成果再次证明：增材制造正在从"打印形状"走向"打印功能"。

芯片的热，热管的难

GPU、TPU算力指数级增长，功耗飙升，封装尺寸却在缩小——热流密度急剧攀升，狭小空间内如何高效散热，已成为制约算力释放的关键瓶颈。

无氧铜热管是目前电子散热的主流方案：利用相变传热，液体在热端蒸发、冷端凝结，无需泵，靠毛细力回流。但现有梯形、矩形沟槽管已逼近性能上限。下一代方向是Ω形——截面像希腊字母Ω，弧形结构产生更强毛细力，液-汽分离运行互不干扰，理论导热能力可达纯铜的1000倍。

△Ω槽道管与梯度吸液芯结构的一体化制造

问题是，Ω槽道内壁太光滑。理想做法是覆盖一层梯度多孔铜——底部纳米级小孔强力"抽吸"，顶部微米级大孔减少流动阻力。但Ω槽道形状复杂、内部狭窄，传统粉末烧结和机械加工根本做不出这种从纳米到微米连续变化的多孔结构。这道题，卡了业界多年。

"种"出来的答案

宋鸿武团队换了个思路：把Ω铜管泡在铜盐溶液里，通电。铜离子在电场驱动下，在槽道表面原子级逐层"生长"——这不是传统电镀，而是电化学沉积增材制造，本质是原子尺度的3D打印。
△提出的梯度多孔铜结构电化学沉积增材制造方法

通过精准控制电流密度和时间，铜原子像搭积木一样从底部到顶部逐渐改变堆叠疏松程度，自然形成几十纳米到几微米的连续梯度变化。整个过程如同在微观世界里"种"出一片孔洞渐变的珊瑚礁。而且结构一体成型，直接在槽道壁面原位生长，无需二次组装，从根源上消除了传统工艺的界面热阻问题。

性能数据很硬：梯度多孔铜吸液芯的毛细力是传统铜粉烧结结构的2倍，装配该结构的Ω槽道热管比传统直槽管单管散热功率提高了1倍。

合作与展望

这项成果由中科院金属所材料控形控性研究部宋鸿武研究员团队主导，联合白俄罗斯国家科学院科学-实践材料研究中心和江西耐乐铜业有限公司共同完成，形成了"基础研究+国际合作+产业转化"的完整链条。

南极熊认为，这项工作的行业意义在于：它不是在宏观空间堆叠材料的传统3D打印，而是在微观尺度、复杂内壁上原子级地"生长"功能结构。梯度材料、多尺度多孔结构——这些传统制造做不出来的东西，正是增材制造的真正领地。

在高性能芯片散热需求持续增长的大背景下，这项突破为AI算力基础设施提供了一种关键材料支撑。南极熊将持续关注其产业化进展。