Uusia löytöjä lämmönhallintaan

Kun elektronisten laitteiden suorituskyky kasvaa ja niiden koko pienenee, ne tuottavat enemmän lämpöä, mikä heikentää niiden käytettävyyttä. Hukkalämmön hallitsemiseksi insinöörit ja tutkijat ovat paneutuneet uusiin strategioihin, jotka voisivat estää elektroniikan ylikuumenemisen.

Urbana-Champaignin Illinoisin yliopiston ja Berkeleyn Kalifornian yliopiston (UC Berkeley) tutkijat ovat hiljattain kehittäneet vaihtoehtoisen strategian, joka voisi jäähdyttää elektroniikkaa tehokkaammin kuin muut olemassa olevat ratkaisut.

Heidän strategiansa perustuu lämmönlevittimeen joka koostuu eristävästä poly(2-kloori- p-ksylyleenistä) (Parylene C) ja lämmönlevittimenä toimivasta kuparipinnoitteesta, joka integroituu suoraan elektronisiin osiin lämmön levittämiseksi ja lämpötilan stabiloimiseksi.

Tämän ansiosta kupari voi olla lähellä lämpöä tuottavia elementtejä, mikä eliminoi lämpörajapintamateriaalien tarpeen ja parantaa jäähdytystehoa olemassa oleviin teknologioihin verrattuna.

Testauksissa tutkijat osoittivat galliumnitriditehotransistoreilla, että menetelmää voidaan käyttää jopa 600 V:n jännitteellä toimivissa järjestelmissä, ja se tarjoaa matalan liitoksen ja ympäristön välisen ominaislämpövastuksen 2,3 cm² K W^–1 ilmassa ja 0,7 cm² K W^–1 vedessä.

Voiko energia siirtyä materiaalissa kylmemmältä alueelta kuumalle rikkomatta termodynamiikan toista pääsääntöä?

Kyllä, Dublinin Trinity Collegen ja Universidad Complutensen fyysikoiden mukaan, jotka havaitsivat, että kvantti-ilmiö pakottaa joskus virran kulkemaan näytteen reunojen ympäri tavalla, joka vastustaa lämmön virtauksen normaalia suuntaa. Nämä "reunavirrat" ovat erittäin kestäviä, ja fyysikot sanovat, että niitä voi esiintyä laajemmassa järjestelmäluokassa kuin aiemmin on ajateltu.

Jos näin on, tällaisia virtoja voidaan käyttää säätelemään lämmön virtausta nanorakenteiden läpi ja siten tuomaan energiatehokkaampia tietokonesiruja tai laitteita hukkalämmön kierrättämiseen. Vaikka keskittyi tiettyyn teoreettiseen malliin, jäsenet sanovat, että ilmiö on yleinen ja voi periaatteessa esiintyä laajoissa materiaaliluokissa.

Tämä saattaa kuulostaa epärealistiselta, hän myöntää, mutta tällaisia järjestelmiä on jo toteutettu laboratoriossa käyttämällä kvanttisimulaattoreita, jotka on suunniteltu "synteettisiksi mitoiksi". "Toinen tärkeä tavoite tulevalle tutkimuksellemme on selvittää, kuinka tuloksiamme voitaisiin toteuttaa kokeellisesti tällaisissa simulaattoreissa", hän päättää.

Aiheesta aiemmin:

Parempaa lämmönhallintaa

Lämmönhallintaa nanoelektroniikalle