تیمی از پژوهشگران دانشگاه توکیو راهکاری جدید برای خنک‌سازی ارائه داده‌اند که با استفاده از تغییر فاز آب، میزان دفع حرارت را افزایش می‌دهد. SciTech Daily گزارش می‌دهد که آب هنگام تغییر فاز از مایع به گاز (یعنی جوشیدن) 7 برابر انرژی بیشتری جذب می‌کند که امکان دفع گرمای بیشتری را نسبت به روش سنتی استفاده از آب جاری فراهم می‌آورد. اما از آنجا که خنک‌کننده از طریق مویرگ‌های بسیار ریزی که مستقیما درون تراشه ساخته شده‌اند عبور می‌کند، بخار اغلب برای جریان یافتن در این مجاری باریک دچار مشکل می‌شود. این موضوع باعث می‌شود که در برخی موارد، کارایی این روش نسبت به روش‌های سنتی کمتر باشد.
حل مشکل جریان بخار درون تراشه
پژوهشگران این مشکل را با استفاده از کانال‌های میکروسیالی سه‌بعدی که دارای ساختار مویرگی و لایه توزیع هستند حل کرده‌اند. آن‌ها دریافتند که شکل میکروکانال‌ها و نحوه توزیع خنک‌کننده در سراسر سیستم، تأثیر چشمگیری بر عملکرد حرارتی و هیدرولیکی دارد. این تیم با تضمین جریان پیوسته آب و بخار، موفق شدند ضریب عملکرد (COP) برابر 100,000 را به دست آورند، که تقریبا 10 برابر بیشتر از آن چیزی است که خنک‌سازی با آب تک‌فازی می‌تواند به دست آورد.
آینده مدیریت حرارت در دستگاه‌های الکترونیکی قدرتمند
ماساهیرو نومورا، نویسنده ارشد این پژوهش، اظهار داشت: «مدیریت حرارتی دستگاه‌های الکترونیکی پرقدرت برای توسعه فناوری‌های نسل آینده بسیار حیاتی است، و طراحی ما ممکن است مسیرهای جدیدی را برای دستیابی به خنک‌سازی مورد نیاز بگشاید.»
به‌کارگیری این سیستم دو فازی می‌تواند راهکارهای خنک‌سازی جمع‌وجورتری را بدون نیاز به ابداع یا استفاده از سیالات خاص فراهم کند. علاوه بر این، می‌تواند مشکلات حرارتی مرتبط با محاسبات قدرتمند را رفع کند، که منجر به تولید تراشه‌های توانمندتری با نیاز کمتر به توان خنک‌سازی خواهد شد. این فناوری همچنین می‌تواند در حوزه‌های دیگر مانند لیزرها، آشکارسازهای نوری، LEDها و سیستم‌های راداری مورد استفاده قرار گیرد و کاربردهایی در صنایع خودروسازی و هوافضا داشته باشد. این سیستم همچنین پتانسیل عملکرد غیرفعال را دارد، به‌گونه‌ای که تغییر فاز مایع، گرما را از طریق همرفت دفع کند، بدون آنکه به مکانیزم پمپاژ نیاز داشته باشد.
نیاز به نوآوری در خنک‌سازی تراشه‌های کوچک‌تر
با کوچک‌تر شدن هر ساله تراشه‌ها، میزان تولید گرما نیز در این تراشه های کوچک افزایش می‌یابد. از این رو، نیاز به نوآوری در فناوری خنک‌سازی برای همگام شدن با توسعه نیمه‌هادی‌ها کاملا مشهود است. تاکنون چندین راهکار جدید خنک‌سازی فعال معرفی شده‌اند، از جمله Frore AirJet Mini Slim و Ventiva Ionic Cooling Engine. با این حال، این سیستم دو فازی می‌تواند زمینه‌ساز نوآوری در خنک‌سازی غیرفعال باشد و گزینه‌ای مؤثر را در فضاهای محدود ارائه دهد، بدون آنکه نیاز به توان داشته باشد.
دیدگاهتان را بنویسید