Гаджети без перегріву: революційна кристалічна технологія охолоджує у 10 разів ефективніше

Дослідницька група зі Школи інженерії та прикладних наук Університету Вірджинії представила проривну технологію, що може змінити підхід до охолодження електронних пристроїв. У центрі уваги — кристал гексагонального нітриду бору, який дозволяє виводити тепло у 10–100 разів швидше, ніж традиційні методи.

Гіперболічні фононні поляритони: нова фізика теплопередачі

Процесори комп’ютерів, акумулятори електромобілів та інші високопродуктивні компоненти генерують значну кількість тепла в процесі роботи. У щільно скомпонованих пристроях тепло затримується, що створює ризик перегріву. Стандартні системи охолодження — вентилятори та рідинні рішення — хоч і ефективні, але займають місце, споживають енергію і мають межі продуктивності.

Американські науковці запропонували принципово інший підхід. Вони використали кристал гексагонального нітриду бору, здатний перетворювати тепло в електромагнітні хвилі — гіперболічні фононні поляритони. У звичайних матеріалах тепло передається через фонони — коливання атомів, які передають енергію шляхом зіткнень. Але ця передача енергії відносно повільна, що створює умови для перегріву.

У випадку з новим матеріалом, енергія не передається через зіткнення атомів, а у вигляді хвиль, які рухаються з вищою початковою швидкістю, що забезпечує набагато ефективніше розсіювання тепла. Гіперболічні фононні поляритони дозволяють направлено передавати енергію крізь кристал, мінімізуючи втрати та прискорюючи охолодження.

Експеримент, що підтвердив ефективність

Для перевірки гіпотези, науковці розмістили кристал на золотій підкладці й нагріли її. У результаті відбувалося збудження хвильових мод у кристалі, які миттєво виводили тепло з контактної зони. Такий підхід дозволив досягти теплопередачі, яка була у 10–100 разів швидшою, ніж при використанні звичайних охолоджувальних рішень.

Ця технологія має потенціал революціонізувати охолодження електроніки, зробивши гаджети компактнішими, енергоефективнішими та стійкішими до перегріву навіть при максимальному навантаженні.