Inžinieriai sukūrė technologiją, galinčią vėsinti įkaitusias elektroninių schemų vietas, pasinaudodami tokiu pačiu fizinį reiškiniu, kuris naudojamas ir gamtoje – taip kai kurie vabzdžiai, pavyzdžiui, cikados, išsivalo savo sparnus nuo dulkių.
Kai du vandens lašeliai susilieja, jų bendras paviršiaus plotas tampa kiek mažesnis, ir dėl to išskiriama nedidelė energija – jei tokie lašeliai yra ant hidrofobinio, atstumiančio vandenį paviršiaus, šios energijos pakanka, kad susijungęs lašelis pašoktų.
Ant cikadų sparnų toks lašelis, pritraukęs dulkių ir purvo dalelių, nušoka nuo sparno.
Tokiu principu veikianti naują vėsinimo technologija buvo sukurta inžinierių iš Djuko universiteto (Duke University, JAV) ir korporacijos „Intel“ specialistų.
Šiuolaikinei elektronikai yra ypač svarbu, kad komponentai būtų tinkamai aušinami ir neperkaistų, nes tokie svarbūs komponentai, kaip procesoriai, įkaitę nebeveikia efektyviai, jei nėra pašalinamas šilumos perteklius; o jų darbo metu gali atsirasti ir klaidų. Ypač svarbu yra aušinti labiausiai kaistančias schemų vietas, o geresnė aušinimo sistema padėtų pailginti ir elektronikos darbo laiką.
Pagrindinis naujos aušinimo technologijos elementas – nedidelė garų kamera, kurios pagrindas yra pagamintas iš ypač hidrofobinės medžiagos, o lubos – iš paviršiaus, primenčio kempinę. Tokia garų kamera padedama po elektronine schema – kempinėje esantis vanduo išgarinamas, naudojant schemos šiluminę energiją. Šie garai, išsinešantys energiją, kondensuojasi į lašelius ant šaldomo hidrofobinio paviršiaus.
Čia ir įvyksta esminis šios technologijos procesas – augantys vandens lašeliai ima susilieti, ir pašoka nuo paviršiaus, taip vėl patekdami į kempinę, šildomą elektroninės schemos skleidžiamos šilumos, ir ciklas kartojasi.
Įdomu, kad lašeliai pašoka net ir tuo atveju, jei nėra gravitacijos, ir nepriklauso nuo kameros orientacijos – ši garų kamera gali būti ir apversta.
Ši technologija turi nemažai privalumų, lyginant su kitomis aušinimo technologijomis. Termoelektriniai aušintuvai, kurie veikia kaip maži šaldytuvai, negali aušinti tik mažų ypač įkaistančių sričių ir aušina visą schemą, todėl nėra efektyvūs. Kiti metodai, kaip aušinimas vandeniu ar oro srautu reikalauja papildomų energijos sąnaudų.
Šokinėjančių lašelių aušinimo technologija gali būti ir pasyvi, tai yra jai nereikėtų papildomo pagrindo aušinimo, o tai, kad joje nėra judančių dalių ir naudojami tik natūralūs fizikos dėsniai, daro ją labai patikima.
Vieno iš šios aušinimo technologijos kūrėjų teigimu, po kelių metų darbo pavyko pasiekti, kad tokia aušinimo technologija savo efektyvumu taptų analogiška šiuo metu populiariausiai, varinių plokštelių aušinimo technologijai, bet neabejotina, kad pavyks pasiekti ir geresnių rezultatų.
Garų kamera realaus darbo metu.
Dabar mokslininkų laukia kitas iššūkis – rasti nebrangių garo kamerai tinkamų medžiagų, kurios būtų atsparios aukštos temperatūros garams.
Kaip veikia tokia aušinimo sistema. Šiluma išgarina vandenį, esantį į kempinę panašiame sluoksnyje, priglaustame prie elektroninės schemos. Garų lašeliai, nunešantys šilumą, kondensuojasi ant aušinamos super-hidrofobinės plokštelės, ir, jungdamiesi viena su kitu, vėl pašoka atgal į kempinę. Iliustr.: Chuan-Hua Chen, Duke University.
„Hotspot cooling with jumping-drop vapor chambers,“ Applied Physics Letters, DOI: 10.1063/1.4979477
Daugiau:
Kuriamos ledą atstumiančios medžiagos
Pademonstruota didelio objekto akustinė levitacija
Metodas, leidžiantis sumažinti vandens pasipriešinimą
NASA pademonstravo lustus, kurie galėtų veikti Veneros paviršiuje
Sugalvota, kaip geriau išnaudoti virimo metu susidarančius burbulus