Uusia ratkaisuja lämmönhallintaan

03.02.2014

purdue-heat-flow-rectification-t-200.jpgPurduen yliopistossa on tutkittu teknologiaa, jolla voisi hallita lämpövirtauksia samaan tapaan kuin diodit suuntaavat sähkövirtaa.

Tehokkailla simulointimenetelmillä tutkitussa menetelmässä käytetään pieniä kolmiorakenteita hallitsemaan fononeita eli hilavärähtelyjä. Simulaatiot osoittivat, että nanomittaiset rakenteet pystyvät lämmön kulun suuntaamiseen.

Tutkijat kokeilivat lämmön suuntausta epäsymmetrisellä grafeenin nanonauhoilla mutta ilmiö havaittiin myös muissa materiaaleissa sellaisissa rakenteissa, kuten pyramidi, puolisuunnikas tai T-malli.

Mekanismi toimii rajoittamalla fononivärähtelyjä, kun ne liikkuvat nanomittaisen epäsymmetrisen rakenteen läpi. Jotta rajaus voidaan tuottaa, rakenteen poikkileikkauksen on oltava paljon pienempi kuin fononien ”keskimääräinen törmäysväli" eli vain muutamia satoja nanometriä.

Vaikka laitteiden on oltava pieniä, ne voitaisiin yhdistää sarjaan tuottamaan suurempia rakenteita ja parempaa suuntausta. Konsepti voisi soveltua käytettäväksi lämmönhallintaan tietokoneissa ja elektroniikassa, rakennuksissa ja jopa vaatteissa.

Berkeley Labin tutkijat ovat puolestaan kehittäneet piirivalmistukseen sopivaa tekniikkaa, joka mahdollistaa jäähdyttää mikroprosessorisiruja hiilinanoputkien kautta.

Hiilinanoputkilla on hyvä lämmönjohtavuus, mutta koska ne ovat kemiallisesti vakaista, niiden kemiallinen vuorovaikutus useimpien muiden materiaalien kanssa on suhteellisen heikko, mikä tuottaa huonon termisen rajapinnan.

Fyysikko Frank Ogletreen johtamassa tutkimuksessa käytettiin orgaanisia molekyylejä muodostamaan vahvoja kovalenttisia sidoksia hiilinanoputkien ja metallipintojen välille. Tämä parantaa lämpövirtaa metallista hiilinanoputkiin kuusinkertaisesti.

Buffalon yliopistossa tehty tutkimus taas vihjaa, että tietokoneet ja muut elektroniset laitteet voisi tehdä vakaammiksi, lämpöä lisäämällä?

Tällainen nurinkurinen idea perustuu elektronien kvanttimekaaniseen luonteeseen. Nanojohteessa virta koostuu elektroneista, jotka spontaanisti muodostavat johteessa kapean johtavan säikeen, joka vaikuttaa lämpenemistä vastaan.

"Emme oikeastaan poista lämpöä, mutta olemme onnistuneet pysäyttämään se vaikutuksen sähköverkossa. Tavallaan tämä on nykyisen paradigman optimointia ", toteaa Jong Han, joka kehitti havainnot selittävät teoreettiset mallit.
03.12.2021Kotimaista kvanttitietotekniikkaa
02.12.2021Dynaamisesti ohjelmoitava transistori
01.12.2021Yksinkertaisempi suunnitelma kvanttitietokoneille
30.11.2021Näkyvän valon modulointi sirutasolle
29.11.2021Fyysistä salaustekniikkaa nopeille langattomille
27.11.2021Kvanttipisteledi taipuu kuin paperi
26.11.2021Ultranopea akkujen lataus uudella anodimateriaalilla
25.11.2021Nanoantenni avittaa kvanttiviestintää
24.11.2021Vihreää vetyä edullisemmin
23.11.2021Astrosyytit tekoälyn tehostajiksi

Siirry arkistoon »