Сегодня 02 сентября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Чипы смогут охлаждать себя собственным теплом — учёные создали необычный твердотельный холодильник

Группа немецких и японских учёных продемонстрировала твердотельную систему, в которой необходимая для охлаждения механическая работа производится за счёт тепла, вырабатываемого самим охлаждаемым объектом. Чипы в центрах обработки данных смогут сами генерировать необходимую для собственного охлаждения энергию.

 Источник изображения: Karlsruhe Institute of Technology

Источник изображения: Karlsruhe Institute of Technology

Учёные Университета Цукубы (Япония) и Технологического института Карлсруэ (Германия), рассказали о системе, в которой необходимы для эластокалорического охлаждения электрический привод заменили термочувствительным сплавом с эффектом памяти формы — это запускает цикл охлаждения от внешнего источника тепла, а не традиционного привода. Прототип включает две сверхтонкие металлические плёнки, выполняющие функции привода и хладагента. 22-мкм плёнка из титано-никелевого сплава (TiNi) при нагревании сжимается, преобразуя тепловую энергию в механическое движение — в результате растягивается плёнка хладагента из титано-никелево-железного сплава (TiNiFe) толщиной 26,5 мкм и вызывается обратимый фазовый переход, который приводит к охлаждению.

В ходе лабораторных испытаний выступающую термоприводом плёнку TiNi нагрели током до 86 °C и вызвали на плёнке хладагента перепад температур в 12,9 К, в результате чего перепад между холодной и горячей частями системы составил 4 К. Когда электричество заменили прямым нагревом от внешнего источника с температурой 130 °C, и прототип обеспечил охлаждение на 2,2 К.

Используемые в электронике термоэлектрические охладители обычно демонстрируют лишь 10–15 % от теоретического предела эффективности обратного цикла Карно, то есть достигают четверти эффективности современных парокомпрессионных систем. В случае эластокалорического охлаждения сплавы с эффектом памяти формы при механическом воздействии меняют кристаллическую структуру. Механическое напряжение вызывает фазовый переход, из-за которого материал нагревается — после отвода тепла и снятия нагрузки происходит обратный процесс: материал поглощает тепло и охлаждается, то есть в роли хладагента выступает твёрдый сплав. Проблема в том, что этот материал всё равно необходимо растягивать и сжимать многократно — обычно для этого используют механические элементы разного рода, что для миниатюрных систем неприемлемо, поэтому учёные заставили один сплав с эффектом памяти формы приводить в движение другой. При нагревании плёнка TiNi восстанавливает свою первоначальную форму и сжимается, вызывая цикл охлаждения на механически связанной с ней плёнкой TiNiFe, которая, в свою очередь, растягивается.

Термический привод из плёнки TiNi обеспечил отношение силы к перемещению на 14,5 Н/мм, тогда как электромеханические элементы показывают лишь 1,1 Н/мм. Тонкие плёнки также имеют высокое отношение площади поверхности к объёму для быстрой теплопередачи. В первом испытании при нагреве от электрического тока стабильный диапазон температур после 20 циклов при удельной мощности охлаждения 4,43 Вт/г составил 4,0 К; при прямом нагреве от внешнего источника удалось добиться 3,32 Вт/г и 2,2 К соответственно.

В теории подобная система смогла бы поддерживать работу от тепла, выделяемого процессорами при работе. Но на практике при отсутствии температурного перепада между холодной и горячей сторонами охлаждающая мощность пока составляет всего 2,09 мВт, то есть с современными процессорами использовать её пока не получится; среди сдерживающих факторов отмечаются относительно медленное срабатывание и существующую геометрию системы; нагрев также необходимо сделать циклическим. Для увеличения охлаждающей способности учёные пытаются параллельно соединить несколько плёнок. Потребуется масштабирование активного материала, улучшение теплопередачи, рабочей частоты и доказательство долговечности системы.

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

Источник:

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

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Запущен Google Pics — графический ИИ-редактор, который бросает вызов Canva 9 ч.
Пошаговая ролевая игра Warrior Cats: Clans of the Forest по «Котам-Воителям» не заставит себя долго ждать — новый трейлер и дата выхода 10 ч.
«Вито в сделку не входил»: в масштабной утечке Valve нашли вырезанную концовку Mafia 2 11 ч.
Ролевой боевик No Rest for the Wicked от авторов Ori не выйдет из раннего доступа Steam в 2026 году 13 ч.
Свежий драйвер GeForce 616.56 заставил мерцать некоторые мониторы — Nvidia уже работает над исправлением 13 ч.
80 % разработчиков Star Wars Zero Company остались без зарплаты, и Electronic Arts тут ни при чём 13 ч.
Sonos попытается вернуть доверие пользователей с помощью ИИ-агентов — представлена ОС Sonos 27 для аудиосистем 14 ч.
Mozilla встроила блокировщик рекламы в Firefox для iPhone 14 ч.
Anthropic вновь разрешила ИИ-моделям атаковать реальные компании в рамках тестов — но теперь с усиленной защитой 14 ч.
Nvidia DLSS 5 заработает 3 сентября на видеокартах GeForce RTX 50 и в GeForce NOW — первой игрой станет NBA 2K27 15 ч.
К середине века затраты на ИИ-инфраструктуру достигнут $31,6 трлн 6 мин.
Новый генеральный директор Apple за следующий год заработает $58 млн, на $11 млн больше Тима Кука 4 ч.
Новая статья: Обзор видеокарты GIGABYTE AORUS GeForce RTX 5070 INFINITY 8 ч.
Учёные впервые засекли след тёмной материи, но это не точно — загадочная частица ударилась об атом ксенона 9 ч.
Xiaomi представила POCO X8 — смартфон среднего уровня со Snapdragon 6s Gen 4 и батареей на 8340 мА·ч 10 ч.
Razer представила Prio — складной геймпад для смартфонов, который помещается в карман 10 ч.
Sonos представила полностью переработанный саундбар Beam Ultra со звуком 7.1.2 и поддержкой Dolby Atmos 13 ч.
Sonos представила наушники Ace Ultra с эффективным шумоподавлением и повышенной автономностью за $450 13 ч.
Самая дешёвая GeForce RTX 5090 теперь стоить $5000 в США — в 2,5 раза дороже, чем на момент анонса 14 ч.
Учёные создали дрон с «кошачьими когтями» — он садится на айсберги и крутые ледяные скалы 14 ч.