تک جدید دریچه‌ای به دنیای بزرگ فناوری
به تازگی محققان ژاپنی موفق شدند یک سیستم خنک سازی طراحی کنند که با استفاده از آب در حال جوش تا 7 برابر عملکرد بهتری نسبت به سیستم‌های خنک کننده معمولی ارائه می‌دهد. این فناوری که توسط تیمی از دانشگاه توکیو ساخته شده، می‌تواند نقطه عطفی در توسعه نسل بعدی تراشه‌ها و تجهیزات الکترونیکی باشد. جزئیات بیشتر را در شهر سخت افزار بخوانید.
چالش خنک‌سازی تراشه‌ها
این روزها هرچقدر که تراشه‌های الکترونیکی کوچک‌تر و قدرتمندتر می‌‌شوند، گرمای بیشتری هم تولید می‌کنند و این یعنی خنک کردنشان به مراتب سخت‌تر می‌شود. همین موضوع یکی از مشکلاتی است که بر سر راه پیشرفت تکنولوژی قرار دارد.
یکی از رایج‌ترین و محبوب‌ترین روش‌ها هم برای خنک سازی تراشه‌ها، خنک سازی با آب است، آب از داخل سیستم عبور می‌کند و گرمای سیستم را می‌گیرد، اما مشکل اینجاست که این آب تا زمانی قابل استفاده است که به جوش نرسد.
اما حالا محققان ژاپنی راهی برای استفاده از گرمای نهان آب پیدا کرده‌اند تا به 7 برابر خنک سازی بیشتر نسبت به روش‌های معمول برسند. اما گرمای نهان دقیقا چیست؟
زمانی که آب گرم می‌شود و برای مثال دمای آن از 20 درجه به 99 درجه می‌رسد، گرمایی که باعث این افزایش دما شده را گرمای محسوس می‌گویند. اما زمانی که آب میخواهد از دمای 100 درجه به بخار تبدیل شود، اتفاق عجیبی می‌افتد: با اینکه دمای آب ثابت می‌ماند، اما برای بخار شدن نیاز به انرژی بسیار بیشتری دارد که این انرژی هم صرف تغییر فاز آب از مایع به بخار می‌شود. این دقیقا همان گرمای نهان است.
حالا ژاپنی‌ها هم از همین تبدیل مایع به بخار برای گرفتن گرمای تراشه استفاده کردند و موفق شدند 7 برابر بیشتر از روش‌های معمولی گرما را از تراشه‌ها دور کنند.
ژاپنی ها چطور با طراحی کانال های سه‌بعدی به این موفقیت رسیدند؟
به گزارش SciTechDaily، محققات دانشگاه توکیو متوجه شده‌اند که مشکل اصلی در خنک سازی دو مرحله‌ای (یعنی استفاده از گرمای نهان بخار شدن آب)، کنترل بخار و مدیریت جریان آب در فضای بسیار کوچک چیپ‌ها است.
برای حل این مشکل هم آن‌ها یک سیستم پیچیده از کانال‌های ریز و سه بعدی ساخته‌اند که به آب اجازه می‌دهد به صورت توده‌هایی جدا از هم و همراه با حباب‌های هوا جریان پیدا کند. این ساختار کمک می‌کند تا بخار بهتر کنترل شود و همه قسمت‌های داغ به صورت یکنواخت خنک بشوند.
دانشمندان در کنار این روش از یک ساختار مویرگی یا همان capillary structure هم استفاده کردند تا آب به صورت طبیعی و بدون نیاز به پمپ به سمت نقاط داغ هدایت شود. همه این طراحی‌ها باعث شده کارایی حرارتی بالا برود و مصرف انرژی هم کاهش پیدا کند.
نتیجه همه این تحقیقات دانشگاه توکیو به ساخت سیستمی منجر شده که به کمک ساختارهای سه بعدی میکروکانال و جریان دو فازی می‌تواند ضریب عملکرد 10 به توان 5 COP داشته باشد.
