Нано-охладители для компьютерной техники

Нанотехнологии делают возможным создание новых охладительных компьютерных систем (кулеров), которые будут намного меньшего размера, чем существующие аналоги, а также более эффективны

В современных охладительных системах металлический радиатор забирает тепло от микрочипа и рассеивает его в пространство, охлаждаемый механическим вентилятором. Но с течением времени размеры теплоотдающих микросхем все более и более уменьшаются, что затрудняет использовать для их охлаждения старые методы. Инженеры встали перед проблемой: механические вентиляторы не могут быстро охлаждать микросхемы, а если и могут, то их размеры слишком велики для микросхем. Как говорит исследователь Dan Schlitz из Purdue University, отвод тепла на сегодняшний день главная причина, которая ограничивает размеры ноутбуков и других компактных электронных устройств.

Dan Schlitz и его команда год назад выиграли первый приз на 16-м ежегодном соревновании Burton D. Morgan Entrepreneurship Competition с бизнес-планом направленным на разработку устройства, которое будет охлаждать электронику ноутбуков.

«Конечно, одними ноутбуками применение таких охладителей не ограничивается. Они могут применяться и в мобильных телефонах (попробуй засунуть в мобильный телефон механический вентилятор!), и в карманных компьютерах, и в другой электронике, которой необходим отвод тепла и охлаждение», говорит Dan.

В соответствии со словами исследователей, их кулеры, изготовленные по патентованной технологии, могут быть встроены напрямую в металлический радиатор, размещающийся на микросхемах. Это и обеспечит быстрый отвод тепла. Исследователи первыми использовали воздухо-охлаждающую технологию, у которой охлаждающая способность близка к водным охладителям – 40 Ватт на квадратный метр. Их исследования субсидированы Национальным Научным Обществом США.

В чем же принцип действия такого охладителя? Все дело в том, чтобы обеспечить протекание воздуха между ребрами металлического радиатора без вентилятора, в то время как в обычных кулерах есть механический вентилятор, подающий воздух сверху. Система, разработанная Schlitz’ом и его командой, состоит из 300 электродов, которые ионизируют и затем прогоняют молекулы воздуха через ребра радиатора.

На одной стороне этого устройства - отрицательно заряженные электроды, состоящие из углеродных нанотрубок (пучок нанотрубок создает электростатическое поле большой напряженности). Когда на электроды подано напряжение, происходит перенос электронов на расстояние 10 микрон от отрицательно заряженного электрода до положительно заряженного. Этот электронный перенос ионизирует молекулы воздуха, создавая положительно заряженные ионные «облака». Подобное происходит при разрядах молнии, но в случае кулеров исследователи использовали меньшее напряжение без наличия разряда.

Положительно заряженное ионное «облако», далее, дрейфует к отрицательно заряженному электроду, но пока оно туда доберется, полярность напряжения изменяется. Таким образом создается постоянная циркуляция воздуха, походящая через ребра радиатора. Воздух отбирает тепло у радиатора и микросхема охлаждается. Эффективность устройства пока рассчитывается – неизвестны значения оптимального напряжения электродов, с помощью которого можно достичь оптимального охлаждения для микросхем. Однако прототип с успехом охлаждал тестовые радиаторы. Пока устройство не было интегрировано ни на одну из компьютерных микросхем.

Исследователи заостряют вопрос о дальнейшем развитии и коммерциализации их открытия.

Без сомнения, при надлежащей конструкции устройства, оно может полностью вытеснить современные «вентиляторные» кулеры.

Источник: www.nanonordic.com