Сегодня 03 ноября 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 🔥
Stronghold 4 сбежала от GTA VI и Warhammer 40,000: Dawn of War 4 — ранний доступ амбициозной стратегии перенесли на четыре месяца 2 ч.
Microsoft открыла Windows 11 26H2 для большинства совместимых ПК — обновиться можно даже с Windows 10 2 ч.
Четыре крупнейших гиперскейлера займут ещё $131 млрд на развитие ИИ-инфраструктуры 2 ч.
Хостинг-провайдер Beget подтвердил потерю данных клиентов после атаки 2 ч.
Microsoft ускорила Windows 11 на ПК с 8 Гбайт памяти — многозадачность стала быстрее на 40 % 2 ч.
Фальшивое собеседование стоило Binance $6,3 млрд: хакеры взломали биржу через разработчика 4 ч.
Каждый пятый американец променял бы секс на ранний доступ к GTA VI 4 ч.
Bethesda раскрыла полное название шестых «Свитков» — первый за восемь лет новый тизер The Elder Scrolls VI: Sentinel 5 ч.
Apple ограничит доступ детей к дейтинговым приложениям и романтическим ИИ-ботам 5 ч.
Половина всех новых игр в Steam за октябрь была создана с помощью генеративного ИИ 6 ч.
OpenAI научит дата-центры сбрасывать энергопотребление за минуту, чтобы не перегружать электросеть в часы пик 21 мин.
Sony стала скупать подержанные PS5 у геймеров — за консоль с двумя геймпадами предлагают до $400 28 мин.
Samsung построит в США фабрику чипов для AMD и Nvidia — она будет выпускать логику для HBM4 40 мин.
Самая дикая консоль: представлена полутораметровая Xbox Series X-BITE в виде аллигатора 2 ч.
Продажи полупроводников в мире взлетели на 24 % за квартал и достигли рекордных $517,7 млрд 2 ч.
Intel перестанет выпускать девять мобильных процессоров Core Ultra 200 — но на пенсию их не отправят 3 ч.
Учёные заставили бактерии размножаться ради решения сложных задач 3 ч.
Дорогую HBM3E стали устанавливать на дешёвые процессоры ради контрабанды в Китай 3 ч.
Худшее ещё впереди: TeamGroup наметила пик дефицита памяти на 2027 год 5 ч.
Жидкостное охлаждение с RGB и батарея на 8400 мА·ч: геймерский смартфон RedMagic 12 Pro вышел на мировой рынок за $949 5 ч.