نوشته و ویرایش شده توسط تیم اسپایدر
محققان ژاپنی با ترکیب طراحی میکروکانال‌ها و ساختارهای مویرگی، رکوردی تازه در کارکرد سیستم‌های خنک‌سازی ثبت کردند؛ دستاوردی که می‌تواند مسیر پیشرفت در فناوری‌های الکترونیکی و پایدار را هموار کند. در این روش برای خنک‌سازی از آب جوش منفعت گیری می‌بشود تا حرارت بیشتری جذب کند.
قانون مور سال‌ها است مسیر پیشرفت در دنیای الکترونیک را هموار کرده و جهت شده تراشه‌ها مداوم کوچک‌تر و پرقدرت شوند اما این روال به افزایش چگالی حرارتی و تشکیل گرمای زیاد تر در فضای کمتر منجر شده؛ مشکلی که راه حلهای جاری خنک‌سازی به‌سختی از بعد آن برمی‌آیند. پژوهشگران مؤسسه علوم صنعتی دانشگاه توکیو، با معارفه روش نوین خنک‌سازی برای ریزتراشه‌ها، قدم مهمی در از بین بردن این چالش برداشته‌اند.
بازنگری در خنک‌سازی تراشه‌های مینیاتوری
یکی از مؤثرترین راه حلهای جاری برای دفع حرارت، منفعت گیری از میکروکانال‌هایی است که درون تراشه تعبیه شده و امکان گردش آب و انتقال حرارت را فراهم می‌کنند اما این روش فقط به حرارت محسوس آب متکی است؛ یعنی انرژی که پیش از تحول فاز آب برای افزایش دمای آن ملزوم است. در روبه رو، گرمای نهان که زمان جوشیدن یا تبخیر آب جذب و آزاد می‌بشود، حدوداً ۷ برابر زیاد تر است و پتانسیل بالاتری برای خنک‌سازی تشکیل می‌کند.
بر همین مبنا، پژوهشگران با منفعت‌گیری از گرمای نهان آب، به منفعت گیری از سیستم خنک‌کننده دوفاز روی آورده‌اند؛ رویکردی که به حرف های آنها، منفعت‌وری سیستم را به‌شکل چشمگیری افزایش می‌دهد. یقیناً تحقیقات قبل نشان داده بودند مدیریت جریان بخار بعد از جوشیدن، چالش‌های خاص خودش را دارد؛ به این علت برای بهینه‌سازی انتقال حرارت، عواملی همانند طراحی میکروکانال‌ها، کنترل جریان دوفاز و مقاومت هیدرولیکی باید به‌دقت تنظیم شوند.
آخرین مطالب
- محققان علت ضربان سریع تر در زنان و ریتم نامنظم قلب در مردان را اشکار کردند_اسپایدر
- افتامگا ۳ سلامت میلیونها نفر در جهان را تهدید می‌کند_اسپایدر
- مروری بر عمل های اسنپ در مسیر بهبود دسترسپذیری اپ_اسپایدر
- عمل شگفتانگیز ناسا؛ پیشرانهای وویجر ۱ بعد از ۲۰ سال فعال شدند_اسپایدر
- اندوختهگذاری،نقطه قوت اکوسیستم استارتاپی است نه عامل تهمت؛ اسنپفود خواست تجدیدنظر داد _اسپایدر
سیستم خنک‌سازی تازه با منفعت گیری از آب جوش
در این پروژه، سیستم خنک‌سازی جدیدی معارفه شده که شامل ترکیبی از کانال‌های ریزسیال سه‌بعدی، ساختارهای مویرگی و لایه‌ای برای توزیع متوازن سیال می‌بشود. محققان با طراحی و آزمایش انواع هندسه‌های مویرگی، کارکرد آنها را در شرایط گوناگون برسی کرده‌اند.
نتایج مشخص می کند هم هندسه میکروکانال‌ها (جهت جریان خنک‌کننده را تعیین می‌کند) هم کانال‌های منشعب (ماموریت توزیع خنک‌کننده را بر مسئولیت دارند)، نقش مهمی در کارکرد حرارتی و هیدرولیکی سیستم دارند.
به حرف های تیم تحقیقاتی، ضریب کارکرد (COP) این سیستم که نسبت سرمایش سودمند به انرژی مصرف‌شده را مشخص می کند، به عدد قابل‌دقت ۱۰۵ رسیده که نسبت به راه حلهای رایج خنک‌سازی پیشرفت چشمگیری محسوب می‌بشود. آنها اعتقاد دارند این طراحی می‌تواند مسیر تازه‌ای برای مدیریت حرارتی در دستگاه‌های الکترونیکی پرقدرت باز کند که موضوعی حیاتی برای گسترش فناوری‌های نسل بعدی است.
یکی از مزیت‌های دلنشین این فناوری آن است که می‌تواند غیرفعال نیز عمل کند؛ یعنی باتکیه‌بر تحول فاز مایع که از طریق هم‌رفت برای دفع حرارت انجام می‌بشود، گرما را بدون نیاز به پمپ منتقل کند. این چنین قابلیتی این فناوری را برای حوزه‌هایی فراتر از الکترونیک، ازجمله لیزرها، آشکارسازهای نوری، دیودهای نوری (LED)، سامانه‌های راداری و صنعت ماشین و هوافضا به گزینه‌ای مناسب تبدیل می‌کند.
با افزایش توان و فشردگی قطعات الکترونیکی، پژوهشگران بر این باورند که راهکار پیشنهادی آنها می‌تواند منفعت‌وری و پایداری این تجهیزات را به‌طور چشمگیری بهبود ببخشد و از طریق مدیریت بهتر گرما، به تحقق اهداف افت کربن نیز پشتیبانی کند.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در Cell Reports Physical Science انتشار شده است.
دسته بندی مطالب
