Сегодня 06 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 🔥
Новая статья: Shinobi: Art of Vengeance — молчаливый и опасный. Рецензия 3 ч.
«Нам есть что рассказать»: глава MachineGames подтвердил планы на Wolfenstein 3 5 ч.
Microsoft Copilot научился создавать сводки по файлам и документам из облака OneDrive 8 ч.
«Красиво, страшно, залипательно»: хоррор Cronos: The New Dawn от авторов ремейка Silent Hill 2 стартовал в Steam с «очень положительными» обзорами 8 ч.
VI Форум «Мой бизнес» в Архангельске: малый бизнес, цифровизация и новые правила 9 ч.
После выхода Hollow Knight: Silksong самой желанной игрой пользователей Steam стала скандальная Subnautica 2 9 ч.
Apple обвинили в нарушении патентов на технологию «Привет, Siri» 10 ч.
«Внушает оптимизм»: журналисты раскрыли, когда выйдут первые обзоры Ghost of Yotei 10 ч.
Россиянам вернут важнейшие сервисы во время отключений мобильного интернета 11 ч.
Microsoft уберёт Teams из пакета офисных приложений, чтобы избежать штрафа в ЕС 13 ч.
Google тайком удалила обещание стать углеродно-нейтральной к 2030 году — всему виной аппетиты ИИ 3 ч.
Европа оштрафовала Google почти на €3 млрд за злоупотребления на рекламном рынке 3 ч.
Karri Messenger позволит детям безопасно общаться с родителями и друзьями при помощи голосовых сообщений 7 ч.
Qualcomm и BMW представили систему автономного вождения, которую будут продавать на сторону 8 ч.
Huawei заняла почти половину мирового рынка складных смартфонов — Samsung даже не вторая по популярности 8 ч.
На IFA 2025 показали пауэрбанк, который работает даже с пробитой батареей 10 ч.
Tesla предложила Илону Маску до $1 трлн за десять лет работы гендиректором 10 ч.
Mitsubishi Heavy Industries удвоит производство газовых турбин в связи с ростом индустрии ЦОД 10 ч.
Сверхтонкий 5,9-мм смартфон Nubia Air получил 6,78″ AMOLED-экран и защиту IP69K 10 ч.
Lenovo представила мобильные рабочие станции ThinkPad P с процессорами Core Ultra 200 и графикой Nvidia RTX Blackwell 11 ч.