Сотрудники Политехнического института Ренселлера нашли способ с помощью нанотехнологий существенно ускорить доведение воды до состояния кипения. Как утверждается, это поможет эффективнее охлаждать микросхемы, что, в свою очередь, позволит создавать более мощные и при этом компактные компьютерные системы.
Никхил Кораткар, доцент факультета инженерной механики, космической и ядерной техники, в течение двух лет работает с коллегами над этим проектом. Он объяснил, что точка кипения — это точка изменения состояния воды. В точке кипения вода превращается в пар. Однако, чтобы это произошло, необходимо то, что он называет «прослойкой», — в данном случае воздух. Если не будет воздуха, вода просто нагреется выше точки кипения, не превращаясь в пар.
На внутренней поверхности любой емкости имеются микроскопические полости, заполненные воздухом. Когда вода закипает, воздух из этих полостей собирается в пузыри, которые поднимаются к поверхности. Полости заполняются водой, прослойка исчезает, и кипение становится менее эффективным.
В ходе исследований на всей внутренней поверхности емкости был сформирован слой медных наностержней. Воздух, попавший в «лес» из наностержней, помогает усилить формирование пузырьков и также не дать впадинам заполниться водой, что увеличивает эффективность кипения от шести до десяти раз.
Как заметил Кораткар, кипение — это способ передачи тепла, который потенциально может использоваться для охлаждения микросхем.
По мере уменьшения площади физической поверхности микросхем, для производителей процессоров отвод тепла превращается в серьезную проблему. Более быстрые микросхемы при меньших размерах — как 65 нм против 45 нм — генерируют много тепла.
Кораткар считает, что, помещая медные наностержни на медных межсоединениях в микросхеме, можно значительно уменьшить количество образующегося тепла.
«Поскольку компьютерные межсоединения уже сделаны из меди, можно легко и недорого нанести на эти компоненты слой медных наностержней, — сказал он. — Идея охлаждения так называемой горячей точки на микросхеме состоит в том, чтобы поместить хладагент на микросхему... Хладагент испаряется, и тепловая энергия, необходимая для испарения хладагента, отводится от микросхемы. Чем больше хладагента вы испаряете, тем, естественно, больше тепла забираете у микросхемы. С помощью наностержней можно в любой момент времени испарять больше хладагента. Вы отбираете больше тепла у микросхемы. Вы можете быстрее ее охладить».
Кораткар подчеркнул, что таким образом можно увеличить эффективность охлаждения микросхемы в шесть–десять раз, хотя пока это только предварительные оценки.
В конце июня ученые Университета Пердью объявили о том, что они разработали миниатюрную систему охлаждения, которая, возможно, уже через два года будет использоваться для охлаждения мобильных и настольных компьютерных систем.
Система охлаждения размером с компьютерную микросхему может позволить производителям ПК не только снизить температуру существующих компьютеров, но и создавать меньшие по размеру системы. Эта новая система состоит из миниатюрных компрессоров и трубопровода, по которому прокачивается хладагент. Системы размером с микросхему можно было бы интегрировать в центральный процессор или они могли бы заменить в компьютере традиционные системы теплоотвода с воздушным охлаждением.
