Забудьте о перегреве: новая технология на кристалле охлаждает гаджеты в 10 раз быстрее

Исследователи из Школы инженерии и прикладных наук Университета Вирджинии разработали технологию быстрого охлаждения компонентов гаджетов с помощью кристаллов.

Компоненты, такие как, например, процессоры в компьютерах, аккумуляторы в электромобилях, различные чипы, при работе на полную мощность серьезно нагреваются. Их компактное размещение в узком пространстве способствует накоплению тепла, которому необходимо время чтобы рассеяться.

Обычно рассеивание тепла ускоряют с помощью вентиляторов или систем жидкостного охлаждения. Однако все эти варианты требуют дополнительного места и потребляют электроэнергию. В новой разработке американские исследователи решили использовать кристалл гексогонального нитрида бора, который превращает тепло в направленные волны, распространяющиеся с большей скоростью.

В большинстве материалов перенос тепла происходит за счет колебаний атомов, которые называют фононами. Фононы сталкиваются друг с другом и осуществляют передачу энергии. Однако скорость энергии, проходящей через подобные материалы, обычно слишком медленная. Из-за этого тепло может накапливаться и приводить к перегреву электронных компонентов.

Вместо этого разработчики решили использовать механизм кристалла гексогонального нитрида бора, известный как гиперболические фононные поляритонные моды. Это особый тип колебаний в кристалле в форме электромагнитных волн.

Это обеспечивает значительно более быстрый отвод тепла, чем традиционные технологии его рассеивания, ведь энергия в виде излучения распространяется с гораздо более высокой начальной скоростью.

Ученые провели эксперимент, разместив кристалл на подложке из золота. Они нагрели золотую подложку, что привело фононные поляритонные моды в состояние возбуждения и позволило быстро отвести тепло из области между кристаллом и подложкой. По словам разработчиков, процесс отвода тепла был в 10-100 раз эффективнее.

Разработанная технология может получить применение с другими комбинациями материалов и открыть путь к созданию систем охлаждения для широкого перечня электронных устройств. Это означает более быстрые компьютеры и центры обработки данных на базе ИИ, более долговечные медицинские устройства и, также, меньший нагрев в современных компьютерах.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature

Источник: New Atlas