Komora parowa schłodzi elektronikę przyszłości

Technologie

Skrzydła cykady pozostają czyste, ponieważ są hydrofobowe. Gdy spadnie na nie deszcz i drobne krople połączą się w większe, zmniejsza się powierzchnia kropli i dochodzi do uwolnienia niewielkiej ilości energii. Jeśli krople znajdują się na wystarczająco hydrofobowej powierzchni, energia ta wystarcza, by je odrzucić. Odskakują więc od skrzydeł cykady, zabierając ze sobą znajdujące się na nich zanieczyszczenia. Naukowcy z Duke University we współpracy z inżynierami Intela postanowili wykorzystać podobny mechanizm do chłodzenia układów scalonych.

Chłodzenie najgorętszych miejsc jest niezwykle ważne w technologiach o wysokiej wydajności. Procesory komputerów, układy zasilające nie pracują zbyt dobrze, jeśli to niepotrzebne ciepło nie zostanie usunięte. Lepsze chłodzenie oznacza więc szybsze komputery, bardziej wytrzymałą elektronikę i mocniejsze samochody elektryczne – mówi profesor Chuan-Hua Chen z Duke.

Nowa technologia polega na zastosowaniu komory parowej z superhydrofobowym dnem i górną częścią przypominającą gąbkę. Gdy umieści się taką komorę pod układem elektronicznym wilgoć uwięziona w gąbczastej strukturze zaczyna parować w miejscach, gdzie najszybciej pojawia się wysoka temperatura. Para wodna przemieszcza się w kierunku dna komory, zabierając ze sobą ciepło. Z dna jest ono odprowadzane pasywnym systemem chłodzenia, co powoduje kondensację pary w krople. Gdy dochodzi do ich łączenia się, w naturalny sposób odbijają się od hydrofobowej powierzchni i trafiają do gąbczastej górnej części. Proces się powtarza. Całość działa niezależnie od grawitacji i ułożenia urządzenia. Działa ono zatem i wówczas, gdy jest odwrócone do góry nogami.

Naukowcom zostało jeszcze sporo pracy, zanim ich komora parowa zadebiutuje na rynku. Najpoważniejszym wyzwaniem jest znalezienie materiału, który przez długi czas będzie mógł pracować z bardzo gorącą parą. Profesor Chen jest jednak optymistą. Kilka lat zajęło nam takie dopracowanie naszego systemu, by działał on co najmniej tak dobrze jak miedziane radiatory, najpopularniejsze urządzenia tego typu. Teraz, po raz pierwszy, widzę szansę na stworzenie czegoś lepszego od obecnie wykorzystywanych standardów przemysłowych.

Technologia taka ma przewagę nad obecnie używanymi rozwiązaniami. Chłodzenie termoelektryczne, którego sposób działania przypomina miniaturową lodówkę, nie pozwala na chłodzenie przypadkowo pojawiających się najcieplejszych punktów. Istnieją rozwiązania umożliwiające chłodzenie takich losowo występujących punktów, jednak wymagają one dodatkowego zasilania, co czyni całość mało efektywną. Ponadto opracowana właśnie komora parowa pozwala na odprowadzanie ciepła także w pionie.

Gdy chcemy uniknąć powodzi, dobrze jest by deszcz padał na dużej przestrzeni. Jednak jeśli grunt jest nasiąknięty, woda nie może przemieszczać się w pionie i powódź jest nieunikniona. Ciepłowody rozmieszczone na płaskim planie świetnie sobie radzą rozprowadzając ciepło w poziomie, brak im jednak mechanizmu pionowego odprowadzania ciepła. Nasza technologia skaczących kropel radzi sobie z tym problemem, przez co potencjalnie może przyczynić się do budowy najlepszego urządzenia do odprowadzania ciepła odpadowego – mówi profesor Chen.

Facebooktwitter