Сегодня 27 сентября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные создали полупроводниковый кулер для всего — без движущихся частей, шума и жидкости

Исследователи из Лаборатории прикладной физики Джонса Хопкинса (Johns Hopkins Applied Physics Laboratory, APL) совместно с Samsung Electronics разработали новый твердотельный термоэлектрический охлаждающий материал, пригодный для массового производства с использованием полупроводниковой технологии. Разработчики утверждают, что новинка в два раза эффективнее ранее разработанных термоэлектрических материалов для охлаждения электронного оборудования.

 Источник изображения: eenewseurope.com

Источник изображения: eenewseurope.com

Технология твердотельного термоэлектрического охлаждения CHESS (Controlled Hierarchically Engineered Superlattice Structures — «управляемые иерархически спроектированные сверхрешёточные структуры») стала результатом десятилетних исследований APL. Изначально она разрабатывалась в рамках проекта национальной безопасности для программы DARPA в США, но авторы считают, что спектр применения CHESS гораздо шире — от охлаждения протезов конечностей до отвода тепла от электронного оборудования.

«Наша реальная демонстрация охлаждения с использованием новых термоэлектрических материалов показывает возможности CHESS, — заявил руководитель совместного проекта Рама Венкатасубраманиан (Rama Venkatasubramanian). — Это знаменует собой значительный скачок в технологии охлаждения и закладывает основу для перевода достижений в области термоэлектрических материалов в практические, крупномасштабные, энергоэффективные холодильные приложения».

Технология основана на использовании электронов для отвода тепла через специализированные полупроводниковые материалы, что устраняет необходимость в движущихся частях или охлаждающих жидкостях. Исследователи использовали металлоорганическое химическое осаждение из паровой фазы (MOCVD) для производства материалов CHESS. По словам учёных, «этот метод известен своей масштабируемостью, экономической эффективностью и способностью поддерживать крупносерийное производство».

 Структура CHESS в тонкоплёночных материалах P- и N-типа / Источник изображения: nature.com

Структура CHESS в тонкоплёночных материалах P- и N-типа. Источник изображения: nature.com

Используя материалы CHESS, команда разработчиков достигла почти 100 % повышения эффективности отвода тепла по сравнению с традиционными термоэлектрическими материалами при комнатной температуре. Это означает почти 75 % повышение эффективности на уровне устройства в термоэлектрических модулях и 70 % повышение эффективности в полностью интегрированной системе охлаждения.

 Охлаждение большой площади с минимальным количеством пар P-N./ Источник изображения: nature.com

Охлаждение большой площади с минимальным количеством пар P-N. Источник изображения: nature.com

«Эта тонкоплёночная технология имеет потенциал для роста от питания небольших холодильных систем до поддержки крупных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха зданий, подобно тому, как литий-ионные батареи были масштабированы для питания таких маленьких устройств, как мобильные телефоны, и таких больших, как электромобили», — уверен Венкатасубраманиан.

Разработчики планируют продолжить совершенствование термоэлектрических материалов CHESS с акцентом на повышение эффективности, чтобы приблизиться к эффективности обычных механических систем. В скором времени они собираются продемонстрировать более масштабные холодильные системы на основе CHESS, включая морозильные камеры. Другим направлением их дальнейшей работы станет интеграция ИИ для оптимизации энергоэффективности при раздельном или распределённом охлаждении в холодильном и климатическом оборудовании.

 Термоэлектрическое качество (ZT) при температуре 300 К, измеренное методом Хармана / Источник изображения: nature.com

Термоэлектрическое качество (ZT) при температуре 300 К, измеренное методом Хармана. Источник изображения: nature.com

«Помимо охлаждения, материалы CHESS также способны преобразовывать разницу температур, например, тепло тела, в полезную энергию, — отметил менеджер исследовательской программы Джефф Маранчи (Jeff Maranchi). — В дополнение к продвижению тактильных систем следующего поколения, протезов и человеко-машинных интерфейсов, это открывает дверь к масштабируемым технологиям сбора энергии для приложений, начиная от компьютеров и заканчивая космическими аппаратами — возможности охлаждения, которые были нереализуемы с помощью старых громоздких термоэлектрических устройств».

 Термическое моделирование и внедрение модулей TFTEC в холодильную систему / Источник изображения: nature.com

Термическое моделирование и внедрение модулей TFTEC в холодильную систему. Источник изображения: nature.com

Разработчики уверены, что технология охлаждения CHESS открывает новые перспективы не только в научном, но и в коммерческом плане. В настоящее время они работают над переводом этих инноваций в практические, реальные приложения.

Источники:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Apple не увидела проблемы в рекламе ИИ-функций Siri, которые так и не появились 52 мин.
TikTok в США продолжит приносить китайской ByteDance миллиарды даже после отделения 5 ч.
В Steam скоро можно будет попробовать Valor Mortis — гибрид Dark Souls и BioShock от создателей Ghostrunner 6 ч.
Перевод на русский, новая концовка и попутчики: ностальгическое дорожное приключение Keep Driving получило крупное обновление 7 ч.
Футбольная аркада Rematch от разработчиков Sifu стала временно бесплатной, но только в Steam 8 ч.
Геймплейный трейлер раскрыл дату релиза Possessor(s) — стильного боевика от авторов Hyper Light Drifter 9 ч.
Семь из десяти российских компаний не окупили инвестиции в ИИ 9 ч.
Meta запустила в Великобритании рекламную модель, которую ЕС признал незаконной 9 ч.
Хакеры взломали сотни сетевых устройств Cisco в правительстве США 9 ч.
Российский карточный боевик «Бессмертный. Сказки Старой Руси» взял курс на консоли — дата выхода и новый трейлер 10 ч.
Google создала и показала в деле ИИ, который заставляет роботов сначала думать, а потом делать 2 ч.
Asus отдаст видеокарту GeForce RTX 5090 ROG Astral с подписью Хуанга за лучший дизайн видеокарты 2 ч.
Новая статья: Обзор игрового 3D-монитора Samsung Odyssey 3D G90XF: полное погружение 3 ч.
Пожар в южнокорейском ЦОД привёл к отключения более 70 государственных онлайн-сервисов 3 ч.
На базе RISC-V в России пока активно развиваются только микроконтроллеры 4 ч.
Китай в прошлом году установил 300 000 промышленных роботов — больше, чем все остальные страны вместе 5 ч.
Xiaomi готовит новый процессор XRing для смартфонов, но за Apple гоняться пока не намерена 7 ч.
Qualcomm поделилась подробностями о процессоре Snapdragon 8 Gen 5 для доступных флагманов 8 ч.
Грядёт подорожание электроники — авария на крупном руднике взвинтила цены на медь 9 ч.
iPhone Air оказался почти никому не нужен в России 9 ч.