Tehti valmis mödi, mis juhib soojust kui välk

Galliumi, indiumi ja tina sulam – galinstan – sulab juba -19 C kraadi juures. Kombineeritult alumiinumnitriidga saab valmistada matrjali, mis ülitõhusalt soojust juhib: nii saab näiteks arvutiprotsessoreid serverfarmides palju edukamalt jahutada, kui nende radiaatoreist vett läbi voolutades. Foto: Flickr

Andmete salvestamise nõudluse rahuldamine on kulukas nii rahaliselt kui energia- ja keskkonnamõjude poolest. Praegu kasutatakse andmekeskuste riistvara jahutamiseks suuri ja energiamahukaid lahendusi, mis moodustavad umbes 40% andmekeskuste kogutarbimisest (umbes 8 teravatt-tundi aastas).

Ameerika Ühendriikides, Austinis asuva Texase ülikooli (University of Texas at Austin) ja Hiina Sichuani ülikooli (Sichuan University) teadlaste meeskond hindab, et nende uus orgaaniline soojust juhtiva liidese materjal (thermal interface material ehk TIM) võib vähendada neist 8 teravatt-tunnist umbes 13%.

TIM suurendab oluliselt soojuse eemaldamise kiirust aktiivsetest elektroonikakomponentidest, suunates selle radiaatorisse, kust õhk või vesi selle edasi kannab. See omakorda vähendab aktiivsete jahutustehnoloogiate, sealhulgas ventilaatorite ja vedelikjahutuse vajadust.

Suure energiatarbega andmekeskuste ja teiste suurte elektroonikasüsteemide jahutustaristu energiatarbimine kasvab kiiresti, ütleb Texase Ülikooli materjaliteadlane Guihua Yu. See trend ei näita vaibumise märke, seega on kriitiline arendada uusi viise, nagu antud materjal, selliste seadmete tõhusaks ja jätkusuutlikuks jahutamiseks, mis töötavad kilovattide või enamalgi tasemel.

Välja töötatud TIM on kolloidne segu vedelast metallist galinstanist ja alumiiniumnitriidi osakestest, mis on kombineeritud viisil, mis loob gradientse liidese – see aitab soojusel läbida materjali ilma kahe aine vaheliste piirideta.

Laboratoorses katses suutis TIM kahekordistada soojushulka, mida saab iga elektroonikakomponendi ruutsentimeetri kohta ohutult eemaldada, võrreldes juhtiva termopastaga, vähendades samal ajal komponendi üldist temperatuuri.

Katses kasutati jahutuspumpa, mis on tavaline kaitse ülekuumenemise vastu, ja TIM vähendas pumba energiatarbimist 65%. Kuigi see on väikesemahuline näide, näitab see materjali soojusülekande potentsiaali.

See läbimurre viib meid lähemale teoorias prognoositud ideaalse jõudluse saavutamisele, võimaldades jätkusuutlikumaid jahutuslahendusi suure võimsusega elektroonikale, selgitab Kai Wu Sichuani ülikoolist.

Järgmine samm on materjali rakendamine suuremates süsteemides ja erinevates olukordades. Seda teadlased juba ka teevad, otsides koostööd andmekeskuste pakkujatega.

Analüütikud prognoosivad, et andmekeskuste elektritarbimine saab 2028. aastal olema kahekordne võrreldes 2023. aastaga. Seda tõukab peamiselt tehisintellekti mudelite kasvav nõudlus. See on tõsine energianõudluse probleem, mida teadlased püüavad lahendada.

See materjal võib pakkuda jätkusuutlikku jahutust energiakulukates rakendustes, alates andmekeskustest kuni kosmosetööstuseni, ütleb Wu.

Allikas: ScienceAlert