ابداع راه حلی جدید برای خنک کردن وسایل الکترونیکی

دانشمندان آمریکایی راه حلی جدید ابداع کردند که در آن با استفاده از نوعی عایق پوششی خاص و مس، می‌توان دستگاه‌های الکترونیکی را به میزان قابل توجهی خنک نگه داشت.

محققان دانشگاه ایلینویز و دانشگاه کالیفرنیا برکلی اخیراً روشی جدید ابداع کرده اند که می‌تواند دستگاه‌های الکترونیکی را به طور موثرتری نسبت به سایر راه حل‌های موجود خنک کند. استراتژی آنها، که در مقاله به چاپ رسیده در Nature Electronics شرح داده شده، بر اساس استفاده از پخش کننده‌های حرارتی متشکل از یک لایه عایق الکتریکی از پلی (2-chloro-p-xylylene) (Parylene C) و پوششی از مس است.

به گزارش هاژه به نقل فرارو، دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله گوشی‌های هوشمند و رایانه‌های قابل حمل همچون تبلت، به طور فزاینده‌ای در حال پیشرفت و کوچک شدن هستند. با افزایش عملکرد و کاهش اندازه، این دستگاه‌ها گرمای بیشتری تولید می‌کنند که می‌تواند ایمنی آن‌ها را کاهش داده و باعث خرابی آن‌ها شود. در سال‌های اخیر، مهندسان تلاش کرده‌اند تا استراتژی‌هایی را توسعه دهند که بتواند از گرم شدن بیش از حد وسایل الکترونیکی جلوگیری کند. اما راه حل‌های ارائه شده تاکنون نتوانسته پاسخگوی این میزان سرعت در توسعه و پیشرفت دستگاه‌های الکترونیکی باشد و همپای آن‌ها پیشرفت کند.

اما اکنون به نظر می‌رسد که دانشمندان آمریکایی سرانجام روشی کارآمد و نوین را ارائه کرده اند. طارق جبرئیل، یکی از محققانی که این مطالعه را انجام داده است، به وبسایت TechXplore گفت: «مقاله اخیر ما نقطه اوج تلاش‌های ما برای تولید پخش‌کننده‌های حرارتی پوششی برای خنک‌سازی دستگاه‌های الکترونیکی با راندمان بالا بود. انگیزه این بود که به صورت قابل توجهی گرمای موثر از وسایل الکترونیکی گرفته شود.»

پخش کننده‌های حرارتی سیستم‌های خنک کننده‌ای هستند که از موادی با رسانایی حرارتی بالا مانند مس و آلومینیوم تشکیل شده اند. این سیستم‌ها می‌توانند گرمای تولید شده توسط دستگاه‌ها را در سطح وسیع‌تری پخش کنند و این امر باعث می‌شود که گرما به محیط اطراف پخش شود. جبرئیل توضیح داد: «مزیت استفاده از پخش‌کننده‌های حرارتی پوششی ما این است که دستگاه الکترونیکی را به طور کامل پوشش می‌دهند. چنین چیزی با پخش کننده‌های حرارتی استاندارد که معمولاً در بالای دستگاه اضافه می‌شوند یا با صفحات مسی استاندارد PCB غیرممکن است. با دستیابی به این پوشش‌های منسجم، ما توانیم مسیر‌های بیشتری را برای خروج گرما از دستگاه الکترونیکی فراهم کنیم که به معنای یک عملکرد خنک کننده بهتر است.»

در گذشته نیز تکنیک‌های مشابهی توسعه یافته بودند که با باز کردن مسیر‌های بیشتر برای خروج گرما از دستگاه‌های الکترونیکی، از گرمای بیش از حد جلوگیری می‌کرد. با این حال، راه حل‌های پیشنهادی قبلی از مواد بسیار گران قیمت مانند الماس استفاده می‌کنند. این امر توسعه و اجرای آن‌ها را در مقیاس بزرگ غیرممکن می‌کند. جبرئیل و همکارانش پخش کننده‌های حرارتی با پوشش مسی خود را در یک سری آزمایش ارزیابی کردند و دریافتند که عملکرد بسیار خوبی دارند. به طور خاص، ابتکار آن‌ها تا ۷۴۰ ٪ افزایش در توان خنک کنندگی را در مقایسه با هیت سینک‌های مسی استاندارد که امروزه استفاده می‌شود، نشان داد.

در آینده، پخش‌کننده‌های حرارتی که توسط این تیم محقق ساخته شده‌اند، می‌توانند برای خنک کردن دستگاه‌های الکترونیکی به طور مؤثرتر، بدون نیاز به مواد گران‌قیمت، استفاده شوند. جبرئیل افزود: «ما اکنون در حال بررسی قابلیت اطمینان و دوام پوشش‌های خود در محیط‌های خاص (آب جوش، سیالات دی الکتریک در حال جوش، چرخه حرارتی و محیط‌های با ولتاژ بالا) برای مدت طولانی هستیم. ما می‌خواهیم مطمئن شویم که پوشش‌های ما عملکرد خنک‌کنندگی برتر خود را در هر شرایطی حفظ می‌کنند. ما همچنین در حال پیاده‌سازی پوشش‌ها با ماژول‌های قدرت در مقیاس کامل و کارت‌های GPU هستیم، در حالی که در کار اولیه فقط از تخته‌های آزمایشی ساده استفاده کردیم.»