祝渊课题组在基于响应面法和遗传算法的智能控温呼吸模块的结构优化研究方面取得重大进展

2021-04-14 科研聚焦 浏览量：18829

火灾，作为社会影响最大且最为频繁的大型灾害之一，每年都可造成数以万计的人员伤亡。其中，由火灾环境中的高温气体引起的吸入性损伤最为致命。然而，传统的消防用自救式呼吸器无法对人体吸入的气体温度进行控制。为此，在此前的工作中，祝渊团队与国内顶尖医院烧伤科合作首次提出了一种基于复合相变材料的新型消防用智能感应控温呼吸器，可将火灾中的300°C的高温气体冷却至40°C，其有效控温时间可达20分钟。

为了进一步提高该呼吸器作为智能可穿戴设备部件的实用性，祝渊团队力求通过结构优化，实现在保证控温效果的同时，最大程度地减轻其自重并减小使用时产生的呼吸阻力。团队以控温效果、换热器重量、呼吸阻力为目标函数，以换热器结构参数为变量，采用响应面法和遗传算法进行多目标优化。该成果发表于Q1期刊Applied Thermal Engineering, 191 (2021) 116829，实现了在维持原有降温效果的情况下，30 %的减重及65 %的减阻，具有极大的实际应用价值。

智能控温模块示意图

课题组简介：

祝渊课题组面向现代高热流密度电子器件的散热需求，聚焦热管理技术中关键材料、器件、机具等，在芯片传热仿真及散热智能化设计、封装级热设计解决方案和先进3D封装材料研发、面向5G的低损耗散热解决方案和其关键材料氮化物的制备以及解热效能评估等方面开展前瞻性和创新性的应用研究。累计发表SCI论文50余篇，申请专利50余项，授权17项，其中有包括材料和设备设计的6项专利技术实现商业化应用，每年为深圳市创造过亿产值，获深圳市技术发明奖1项，入选广东省特支计划(科技创新青年拔尖人才)，深圳市孔雀计划（C类），南山区领航人才。祝渊教授兼任中国计量测试学会热物性专业委员会委员（华南地区2名委员之一）。课题组研究工作长期获得了国家自然科学基金、科技部重点研发计划、广东省教育厅、深圳市科创委的各项经费支持。