Охлаждение электроники прыгающими капельками

17.04.2017

Проблема теплоотвода в современной компьютерной индустрии стоит остро: несмотря на уменьшение размеров транзистора, сложность процессоров и графических ядер постоянно растет, причем вместе с тактовыми частотами, что выливается в соответствующее увеличение тепловыделения.

Все реже встречаются на рынке однослотовые видеокарты достаточно серьезного уровня, а громоздкие СЖО прочно заняли место воздушных кулеров в системах энтузиастов. Но технология "Jumping Droplets" (прыгающие капельки), как обещают ее разработчики, может существенно поднять эффективность систем охлаждения, особенно в случае возникновения точечных участков сильного нагрева.

Работает новый метод примерно так же, как цикады защищают от намокания свои хрупкие крылышки. Дело в том, что при достаточной гидрофобности (свойство отталкивать влагу) поверхности объединение двух крошечных капелек воды генерирует достаточно энергии для того, чтобы получившаяся более крупная капля сама оторвалась от этой поверхности. "Эффект цикады" известен довольно давно и хорошо описан в науке, но применить его для охлаждения микроэлектроники удалось впервые. Как было выяснено в совместной работе Intel и Duke University, это свойство можно использовать и для охлаждения современных микрочипов.

Траектория прыжков капель может быть такой, что их конечным пунктом назначения окажется поверхность, требующая активного охлаждения. Основную сложность при практической реализации принципа представляет поиск материалов с нужной степенью гидрофобности.

Технически это несколько напоминает испарительную камеру, работающую, однако, "наоборот". Условный пол этой камеры сделан из гидрофобного материала, а потолок - напротив, представляет собой пористую губку. Горячие области провоцируют испарение жидкости, находящейся в структурах потолка, в сторону пола, где она конденсируется в капли. Капель становится больше, они начинают объединяться - и прыгать за счет вышеописанного "эффекта цикады" к потолку, после чего цикл повторяется, причем такая камера будет работать вне зависимости от направления вектора гравитации и ориентации в пространстве, важно лишь разделение на "пол" и "потолок". Такая система теплоотвода эффективнее традиционных, поскольку работает не только на плоскости, но и в пространстве, заявляют разработчики. При этом она, в отличие от термоэлектрической, не требует подвода энергии извне.

Глава команды профессор Чэнь Чуаньхуа (Chuan-Hua Chen) уверен, что вскоре новую технологию удастся стандартизировать, а от этого пункта до выпуска первых работоспособных систем охлаждения на новом принципе - один шаг.

<< Назад: Зубр из пробирки 17.04.2017

>> Вперед: Климатические изменения сделают авиаперелеты менее комфортными 16.04.2017

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива 3D-принтер керамической посуды 04.04.2014 Существуют принтеры, которые работают с сахаром и пищевыми красителями, используя данные компоненты в качестве расходного материала для создания съедобных кондитерских шедевров. Были созданы и 3D-принтеры, использующие для работы как различные типы пластика, так и металлический порошок, подлежащий спеканию и послойному нанесению для придания конечной формы. Однако керамика до недавнего времени была недоступна в роли материала для печатающих 3D-устройств. Процесс изготовления фарфоровых изделий сопровождается длительной обработкой и сушкой в специальных установках под воздействием высоких температур. Создание даже простых образцов фарфоровой утвари или посуды требует внимания со стороны нескольких специалистов-технологов и проходит определенные основные этапы. Студенты из Бристольского университета решили исправить данное недоразумение и под руководством профессора Стивена Хоскинса (Stephen Hoskins) создали принтер для трехмерной печати, который работает с глиной. Данный принтер способен создавать полноценную заготовку для термической обработки, которая впоследствии станет знакомой нам керамической чашкой, тарелкой или оригинальной статуэткой. Представленные образцы изделий на видео выглядят очень достойно: Необходимо внести кое-какую ясность: фактически, идеи создания принтеров, работающих с глиной, появлялись и раньше. Та же компания 3D Systems продемонстрировала в начале этого года аппарат CeraJet, в функциях которого значится изготовление керамической посуды. Были и другие прототипы 3D-принтеров, но всех их объединяло одно: из-за типа и структуры используемого расходного материала изделия не обладали достаточной надежностью и качеством. Проще говоря создать прочные чашки, которые ничем бы не отличались от посуды, выполненной классическим методом изготовления, не представлялось возможным. Что касается 3D Systems CeraJet, то данная модель принтера хоть и способна напечатать посуду, но все же формально появилась позже, чем проект господина Хоскинса и его подопечных. Около года назад уже был продемонстрирован первый работающий образец 3D-принтера, поэтому профессор, его коллеги и студенты заслуженно получили звание первопроходцев в данной области. Конечно, ключевые этапы самого технологического процесса не претерпели значительных изменений. Принтер берет на себя основную задачу - придание глиняному изделию необходимой первоначальной формы, чтобы в дальнейшем перейти к последующему глазурированию и обжигу его частей. Перенос виртуальной модели в полноценную глиняную заготовку требует достаточно много времени, однако теперь производство фарфоровых вещей станет доступным даже дома. Правда, с поправкой но то, что покупатель обладает большой квартирой, ведь габаритный размер 3D-принтера для керамики сопоставим со стиральной машинкой. Состав базового материала, которым "печатает" представленный аппарат, был создан и запатентован профессором Стивеном Хоскинсом. Основной является глиняная пудра, которая, соединяясь слой за слоем, превращается в цельную фигуру. Аппарат, по мнению его авторов, должен привлечь к себе внимание дизайнеров и художников, а также крупных производителей различных керамических изделий.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025