Сегодня 05 июня 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 🔥
В 2026 году на ПК выйдет научно-фантастический хоррор-шутер Derelikt, который выглядит как потерянная игра с PS1 10 мин.
Anthropic предложила механизм экстренного торможения для развития ИИ 2 ч.
Google завершила обновление значков приложений Workspace в рамках концепции «Эра Gemini» 3 ч.
Новая статья: ОСновной расклад: гид по российским Linux-дистрибутивам 8 ч.
OpenAI прокачала память ChatGPT — вскоре бот сможет помнить разное и для бесплатных пользователей 10 ч.
Отправление задерживается: безумный платформер про неподвластный гравитации поезд Denshattack! не выйдет 17 июня 14 ч.
AMD не планирует наделять поддержкой FSR 4.1 встроенную графику RDNA 3.5 14 ч.
Apple App Store обеспечил разработчикам приложений $1,4 трлн продаж — втрое больше, чем в 2019 году 16 ч.
«Всё, о чём я мечтал, и даже больше»: 10 минут геймплея Ace Combat 8: Wings of Theve привели фанатов в восторг 16 ч.
God of War Laufey не придётся ждать годами 17 ч.
Репортаж со стенда ASUS на Computex 2026: первые ноутбуки с Nvidia RTX Spark, геймерские лэптопы и рабочие системы 4 мин.
Производители модулей памяти и материнских плат начали наращивать объёмы выпуска продукции, связанной с DDR4 2 ч.
В этом году дефицит чипов вынудит Intel наращивать даже объёмы выпуска 10-нм процессоров 3 ч.
В Meta AI может появится распознавание лиц людей через камеру очков 3 ч.
Сбербанк представил универсальный оптический вычислитель для ИИ-задач 8 ч.
Новая статья: Обзор Infinix SMART 20: каким может быть бюджетный смартфон в эпоху оперативного кризиса? 10 ч.
HP и Ferrari выпустили ярко красный ноутбук HP Limited Edition Scuderia Ferrari AI PC за $5599 11 ч.
Waymo даст вторую жизнь аккумуляторам роботакси — их превратят в накопители энергии 12 ч.
Cooler Master представила процессорный кулер V8 Ace 3DHP с «экстремальной» эффективностью теплоотвода 14 ч.
Представлен доступный смартфон Huawei nova Y74 — камера 50 Мп и батарея на 6620 мА·ч 15 ч.