Сегодня 13 февраля 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 🔥
Владелец TikTok продаст разработчика Mobile Legends: Bang Bang за $6 миллиардов и окончательно уйдёт из игровой индустрии 26 мин.
ИИ-модель Claude допустила шантаж и даже убийство, когда ей пригрозили отключением 2 ч.
Как в старые времена: Microsoft вернёт в Windows 11 возможность перемещать панель задач 2 ч.
Глава ИИ в Microsoft: через два года нейросети заменят большинство офисных работников 2 ч.
Главный китайский поисковик интегрирует трендового ИИ-агента OpenClaw в мобильное приложение 2 ч.
Россияне массово пожаловались на сбои в работе Discord, Valorant и других сервисов 2 ч.
«Google Документы» научились кратко пересказывать текстовые файлы 3 ч.
Культовый шутер Unreal Tournament 2004 вернулся из цифрового небытия и официально доступен бесплатно 3 ч.
Хакеры-пираты Anna’s Archive начали публиковать музыку, украденную у Spotify — несмотря на иск на $13 трлн 5 ч.
Вирусы научились напрямую обращаться к ИИ в реальном времени во время кибератак 5 ч.
Шпионам и не снилось: умные очки Meta смогут распознавать людей и показывать информацию о них 36 мин.
Учёные доказали, что тепло может течь как вода — это новые горизонты в охлаждении чипов и не только 2 ч.
Waymo запустила роботакси шестого поколения — сначала для своих, затем для всех в десятках тысяч авто 2 ч.
Logitech G Pro X2 Superstrike установила рекорд Гиннесса по скорости кликов — но некоторые игры сочли эту мышь читом 2 ч.
Nvidia похвалилась, что Blackwell удешевили инференс нейросетей до 10 раз — и это заслуга не только «железа» 3 ч.
Житель Германии отправился в Африку за 5000 км, чтобы вернуть украденный iPhone 4 ч.
Lenovo нарастила выручку от СЖО на 300 % — здесь снова замешан ИИ 4 ч.
NASA запустило миссию Crew-12 с россиянином на борту — капсула SpaceX Dragon успешно достигла орбиты 5 ч.
Cisco нашла оправдание повышению цен, несмотря на рекордную выручку 5 ч.
Учёные обнаружили редкий случай рождения чёрной дыры без взрыва сверхновой 6 ч.