Сегодня 15 октября 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.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Весело, но мало: комедийный симулятор водителя автобуса Thank You Bus Driver стартовал в Steam с рейтингом 80 % 6 ч.
Первые атаки ИИ-агентов — лишь «предупредительные выстрелы», предупредил бывший глава Google DeepMind 8 ч.
Благодаря вайб-кодингу Epic Games Store наконец заработал быстрее Steam 8 ч.
В китайских iPhone проявится ИИ — но не такой, как в США и других странах 8 ч.
Сердечко, огонь и смех до слёз: названы самые популярные смайлики у россиян 11 ч.
GTA VI стоила меньше $1,5 миллиарда долларов, а следующий проект Rockstar не придётся ждать восемь лет — подробности разработки главной игры 2026 года 11 ч.
В киберпанковый экшен-платформер Replaced сыграли 900 тысяч человек, а игра получила дату релиза на Android 13 ч.
В Рунете снова произошёл массовый сбой — россияне пожаловались на проблемы с Mail.ru, Ozon и другими сервисами 13 ч.
Сооснователь Rockstar объяснил, почему Max Payne 3 стала его личным провалом 15 ч.
Microsoft одним махом залатала 1118 дыр в Windows и другом ПО 16 ч.
Новая статья: Обзор смартфона HONOR X9e Pro: все силы на прочность и автономность 2 ч.
Новая статья: Обзор TWS-наушников Apple AirPods 5: стали умнее, но мы этого не заметим 3 ч.
Хуанг пригрозил перекрыть поставки чипов Nvidia создателям опасного ИИ — и призвал не бояться технологии 4 ч.
OpenAI обвинила Apple в краже секретов — теперь обе компании обвиняют друг друга в шпионаже 5 ч.
Microsoft представила свой самый маленький контроллер Xbox — всего 99 г и $50 5 ч.
$999 за замену экрана: Apple раскрыла стоимость ремонта складного iPhone Duo 6 ч.
Представлена камера моментальной печати Fujifilm Instax Square 2 с аналоговыми фильтрами 7 ч.
Apple создала домашний экран, для просмотра видео на котором не обойтись без iPhone 8 ч.
Apple перевела 12-дюймовый MacBook и несколько других устройств в разряд устаревших 8 ч.
Маск снова торопится: дорогущий EUV-сканер для Terafab могут поставить раньше, чем завод достроят 8 ч.