Сегодня 26 марта 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные доказали, что тепло может течь как вода — это новые горизонты в охлаждении чипов и не только

Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны EPFL теоретически показали, что в высокоупорядоченных и очень чистых кристаллах тепло может вести себя подобно жидкости. Вместо привычного рассеивания тепла от горячего к холодному, в чистых кристаллах возникает направленный поток с вихрями и даже обратным течением тепла. Это условно как обхватить ладонями чашку с горячим чаем и начать замерзать. Невероятно? Только не для квантовой механики.

 Источник изображения: EPFL

Источник изображения: EPFL

В принципе, учёные ещё 60 лет назад пришли к заключению, что в рамках квантовой механики тепло может вести себя как жидкость, точнее, может быть представлено в виде фононной гидродинамики. Фононы — это квазичастицы, переносящие тепло. Это кванты энергии согласованного колебательного движения атомов твёрдого тела, образующих идеальную кристаллическую решётку.

Согласно второму закону термодинамики, колебания распространяются от более горячих (с большей энергией) к более холодным атомам. Учёные показали, что в определённых условиях фононы образуют направленный поток с завихрениями и даже обратным течением тепла. Это означает, что тепло способно двигаться из более холодных областей в более тёплые, создавая отрицательный перепад температуры и отрицательное тепловое сопротивление. И такое поведение не противоречит второму закону термодинамики, поскольку общая энтропия системы продолжает расти.

Явление объясняется тем, что в чистых кристаллах столкновения фононов сохраняют импульс, позволяя теплу течь коллективно, как несжимаемая жидкость. Исследователи разложили гидродинамическое уравнение на ключевые элементы поведения потока, показав, что обратный поток максимально усиливается именно при почти несжимаемом режиме: поток не «сдаётся» сопротивлению, а перенаправляется вспять, формируя вихри. Теоретическая модель и численные симуляции на двумерной полоске кристаллического графита подтвердили возможность такого эффекта и дали аналитический инструмент для его количественного описания и оптимизации.

Эта работа впервые дала полное аналитическое объяснение физики обратного теплового потока. Ранее подобные эффекты наблюдались только в численных расчётах, но новая формулировка раскрывает, как именно вихревые структуры и минимальная сжимаемость приводят к отрицательному сопротивлению. Это открывает путь к целенаправленному проектированию материалов и устройств, где тепло можно активно «перекачивать» в нужном направлении.

Практическое значение открытия огромно: эффективное управление теплом критично для современной электроники, где перегрев ограничивает производительность чипов, батарей и компонентов дата-центров. Гидродинамический обратный поток может использоваться для предотвращения локального перегрева (например, отвода тепла от аккумулятора смартфона), снижения энергопотерь и повышения КПД систем. Модель применима не только к фононам, но и к другим носителям (электронам, экситонам), что делает её универсальным инструментом для будущих технологий теплового регулирования в наноэлектронике и энергетике.

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Microsoft запустила ИИ-рестайлинг фотографий — и это не Copilot 4 мин.
YouTube завалил некоторых пользователей проверками CAPTCHA перед просмотром видео 2 ч.
Q-Day ближе, чем все думали: Google резко приблизила сроки взлома почти всей современной криптографии 2 ч.
В России арестовали администратора одной из крупнейших хакерских площадок LeakBase 2 ч.
Разработчик «Мира танков» решил проблему с долгом государству на 11 миллиардов рублей — исполнительное производство прекращено 2 ч.
Nvidia выпустила драйвер-заплатку для исправления подтормаживаний в Arknights: Endfield 3 ч.
Древний ужас пробуждается в геймплейном трейлере Cthulhu: The Cosmic Abyss — детективного хоррора по мотивам творчества Лавкрафта 3 ч.
Google выпустила ИИ-модель Lyria 3 Pro для генерации трёхминутных музыкальных треков — но не бесплатно 4 ч.
Надёжный инсайдер раскрыл главную игру апрельской линейки PS Plus за неделю до официального анонса 5 ч.
«Яндекс» и UserGate представили совместное решение для киберзащиты по принципу сетевого доверия 6 ч.
Новая статья: Система жидкостного охлаждения ID-Cooling FX360 LCD: кому котиков? Недорого 2 ч.
MaxSun представила свои варианты Arc Pro B70 — с активным и пассивным охлаждением 4 ч.
Google поведёт квантовые компьютеры по гибридному пути: к сверхпроводящим кубитам добавят нейтральные атомы 4 ч.
ASRock представила юбилейную матплату Z890 Taichi 10th Anniversary с обновлённым дизайном 5 ч.
Dell представила обновлённые ноутбуки серии Pro — они стали тоньше и получили свежие чипы Intel и AMD 7 ч.
Intel выпустила Xeon 600 с 12–86 ядрами для рабочих станций и Core Ultra 300 vPro для бизнес-ноутбуков 7 ч.
Samsung представила смартфоны Galaxy A37 и A57 с чипами Exynos и улучшенной защитой от влаги по цене $450–550 7 ч.
Intel выпустила «Больших боевых магов» — видеокарты Arc Pro B70 и B65 с 32 Гбайт GDDR6 для профессионалов 7 ч.
MSI представила блоки питания со встроенным зуммером — он громко предупредит об угрозе расплавления видеокарты 8 ч.
Австралия решила надавить на ИИ ЦОД, частично отказавшись от рыночного подхода 8 ч.