Без вентиляторів і шуму: як вчені борються з перегрівом електроніки по-новому

Дослідники зі Школи інженерії та прикладних наук Університету Вірджинії розробили технологію швидкого охолодження компонентів гаджетів за допомогою кристалів.

Компоненти, такі як, наприклад, процесори  у комп’ютерах, акумулятори в електромобілях, різні чипи, під час роботи на повну потужність серйозно нагріваються. Їхнє компактне розміщення у вузькому просторі сприяє накопиченню тепла, якому необхідний час щоб розсіятись.

Зазвичай розсіювання тепла прискорюють за допомогою вентиляторів або систем рідинного охолодження. Однак всі ці варіанти потребують додаткового місця та споживають електроенергію. У новій розробці американські дослідники вирішили використати кристал гексогонального нітриду бору, який перетворює тепло на спрямовані хвилі, що розповсюджуються із більшою швидкістю.

У більшості матеріалів перенос тепла відбувається за рахунок коливань атомів, які називають фононами. Фонони зіштовхуються один з одним і здійснюють передачу енергії. Однак швидкість енергії, що проходить через подібні матеріали, зазвичай занадто повільна. Через це тепло може накопичуватись і призводити до перегріву електронних компонентів.

Натомість розробники вирішили використати механізм кристалу гексогонального нітриду бору, відомий як гіперболічні фононні поляритонні моди. Це особливий тип коливань у кристалі у формі електромагнітних хвиль.

Це забезпечує значно швидше відведення тепла, ніж традиційні технології його розсіювання, адже енергія у вигляді випромінення поширюється із набагато вищою початковою швидкістю.

Науковці провели експеримент, розмістивши кристал на підкладці із золота. Вони нагріли золоту підкладку, що привело фононні поляритонні моди у стан збудження і дозволило швидко відвести тепло з області між кристалом та підкладкою. За словами розробників, процес відведення тепла був у 10-100 разів ефективніший.