Стрибаючі краплі охолодять процесори

Інженери з корпорації Intel і університету Дьюка розробили нову систему пасивного охолодження електроніки, здатну ефективно відводити тепло від «гарячих зон», що переміщаються. В її основі лежить підстрибування крапель на супергідрофобній поверхні при їх злитті. Опис системи опубліковано в журналі коротко про нього повідомляє прес-реліз університету Дьюка.

Електронні пристрої, наприклад, мікрочіпи комп'ютерів, вимагають охолодження під час роботи. При нагріванні властивості напівпровідникових матеріалів починають змінюватися, наприклад, зменшується ширина забороненої зони - це може призвести в підсумку до пробою в пристрої. При цьому в більшості складних чіпів нагрів відбувається локально - наприклад, залежно від того, який тип операцій проводиться в процесорі. При зміні характеру операцій локальний нагрів переміщується, що вимагає будь-яких систем стеження для ефективного відведення тепла.

Автори нової роботи створили пасивний пристрій, здатний «відстежувати» і відводити тепло від таких гарячих областей. В його основі лежить незвичайне явище, що виникає на супергідрофобних (не змочуваних водою) поверхнях. Якщо на такій поверхні зустрінуться і зіллються в одну дві невеликі краплі, то їх загальна поверхнева енергія зменшиться. Вивільнена енергія може призвести до підстрибування знову виниклої краплі.

Охолоджуючий модуль являє собою плоску герметичну «коробку», верхня (внутрішня) поверхня якої покрита гідрофільним матеріалом, що вбирає вологу, а нижня володіє супергідрофобністю. У ній вже заздалегідь знаходиться невелика кількість води. Верхня частина додатка приєднується до процесора, який необхідно охолодити. Як тільки виникає нагрів невеликої області процесора, на відповідній частині верхньої поверхні прискорюється випаровування води. Це призводить до конденсації рідини на розташованій навпроти супергідрофобній стінці. При злитті краплі підстрибують назад, досягаючи вбираючого вологу матеріалу і процес повторюється знову. Така геометрія процесу дозволяє робити інтенсивним охолодження саме поблизу гарячої області.

Зараз система ще не готова до реальних практичних застосувань, хоча її продуктивність, за словами авторів, вже порівнянна з традиційними мідними тепловідводами. У майбутньому автори сподіваються знайти матеріал для створення супергідрофобної поверхні, здатний витримувати дію гарячої пари. Алкілтіоли, які зараз використовуються, не витримують температур понад 70 градусів Цельсія.

Раніше екзотичну систему охолодження для роботів запропонували японські інженери - для відведення тепла дослідники змусили деталі пристрою «потіти». Серйозне охолодження потрібне і для роботи квантових систем. Минулого року теоретики з Австрії та Чилі запропонували охолоджувати алмазні структури за допомогою магнітних полів.