Сегодня 15 апреля 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 🔥
«Группа Астра» представила неизменяемый режим Astra Linux Server для контейнерных сред 6 ч.
Звезда Marvel’s Spider-Man 2 взбудоражил фанатов тизером Marvel’s Spider-Man 3 7 ч.
Трилогия классических ролевых игр Gothic выйдет на консолях Xbox и PlayStation до конца ноября 8 ч.
Apple давит на блогера из-за утечки iOS 26 — требует раскрыть источники 9 ч.
Подразделение Microsoft в России признано банкротом 9 ч.
Приложение Google для настольных компьютеров теперь доступно пользователям Windows по всему миру 9 ч.
За месяц до погружения в пучины раннего доступа Subnautica 2 осталась без издателя 9 ч.
Киберпанковый боевик Replaced добрался до релиза и заслужил одобрение критиков — игра приятно удивила ценой в российском Steam 10 ч.
Starfield вышла на PS5 в неиграбельном виде, но Bethesda пообещала всё исправить 10 ч.
Microsoft объяснила, почему незаметно отказалась от возможности активации Windows 11 по телефону 11 ч.
Новая статья: Обзор игрового OLED 4K-монитора MSI MAG 322UP QD-OLED E16: достаточный уровень 5 ч.
Sophia Space обкатает софт на ИИ-спутниках Kepler перед запуском собственных космических ЦОД 6 ч.
Sony представила игровой OLED-монитор Inzone M10S II с частотой до 720 Гц и ценой $1100 7 ч.
Sony выпустила полноразмерную игровую открытую гарнитуру Inzone H6 Air с пространственным звуком за $200 7 ч.
Rolls-Royce разработает малые модульные ядерные реакторы для Великобритании 9 ч.
«Медведково-2», флагманский объект РТК-ЦОД, вошёл в реестр дата-центров Минцифры России 10 ч.
Представлена серия экшн-камер GoPro Mission 1 с поддержкой съёмной оптики Micro Four Thirds 11 ч.
Энтузиаст запустил ИИ-модель на древнем мини-ЭВМ PDP-11 с процессором на 6 МГц и 64 Кбайт ОЗУ 11 ч.
Amazon поглотила спутникового оператора Globalstar за $11,57 млрд и договорилась о сотрудничестве с Apple 12 ч.
Опубликованы изображения смартфона-раскладушки Motorola Razr 70 12 ч.