راهکار جدید خنک سازی تراشه های الکترونیکی با الگوبرداری از بال‌ جیرجیرک

در قالب استفاده از این راهکار، از قطرات آب «افتان و خیزان» برای خنک‌سازی مؤلفه‌های الکترونیکی استفاده می‌شود. شاید در نگاه اول، این راهکار بیشتر شبیه به دروغ اول آوریل باشد؛ اما بد نیست بدانید راهکار یادشده، با تمرکز ویژه بر نقاطی از مؤلفه‌های الکترونیکی که دمای بیشتری دارند، ضمن خنک‌سازی پیوسته و با بهره‌وری بالا، عملکرد بالای سخت‌افزار را تضمین خواهد کرد.

این تکنولوژی که در ژورنال Applied Physics Letters به‌طور مبسوط به آن پرداخته شده است، با الگوبرداری از ساختار بال‌های آب‌گریز جیرجیرک‌ طراحی شده و توسعه یافته است. بال‌ جیرجیرک به‌طور طبیعی از حالتی برخوردار است که وقتی دو قطره کوچک آب به آن‌ برخورد می‌کنند، به قطره‌ای بزرگ‌تر تبدیل خواهند شد. این تغییر، مقدار ناچیزی انرژی آزاد خواهد کرد که برای جدا شدن آب و همچنین گردوغبار از سطح بال‌ جیرجیرک کافی خواهد بود. به بیان دیگر، می‌توان گفت بال‌های این حشره از قابلیت نظافت خودکار بهره می‌برند. مهندسان با الگوبرداری از این راهکار، تکنولوژی جدیدی طراحی کرده‌اند که برای حذف گرما از سطح تجهیزات الکترونیکی استفاده خواهد شد.

البته همان‌طور که حتما حدس زده‌اید، امکان ریختن آب روی مدارهای حساس الکترونیکی وجود ندارد. به همین منظور، محققان  یک محفظه بخار طراحی کرده‌اند که می‌تواند روی سیستم‌ها و تراشه‌های الکترونیکی تعبیه شود. در یک سمت محفظه، سطح آب‌گریز قرار گرفته و در سمت دیگر آن، سقفی با ساختار اسفنجی تعبیه شده است. با گرم شدن محفظه در نتیجه گرمای دریافتی از مؤلفه‌های الکترونیکی مجاور آن، بخار به قطرات کوچک آب متراکم می‌شود. این قطرات با برخورد به سطح آب‌گریز، به هم می‌پیوندند و قطرات بزرگ‌تری ایجاد می‌کنند و با جدا شدن از سطح، گرما را نیز با خود انتقال می‌دهند. در مرحله بعدی، آب توسط سقف اسفنجی جذب و این فرایند مجددا تکرار خواهد شد.

نکته قابل توجه در خصوص این سیستم آن است که به‌طور خودکار، نقاط با حرارت بیشتر را در مؤلفه‌های الکترونیکی هدف می‌گیرد. به بیان دیگر، نقاط با گرمای بیشتر، اولین مناطقی هستند که تراکم بخار در آن‌ها صورت می‌گیرد. برخلاف مکانیسم‌های خنک‌سازی فعلی، این سیستم جدید امکان خنک‌سازی افقی و عمودی هم‌زمان دارد و همین امر، بهره‌وری بیشتر به همراه خواهد داشت.

چوان هو چن، پروفسور حاضر در این طرح و نویسنده نتیجه این آزمایشات، در این خصوص می‌گوید:

لوله‌های مسطح انتقال گرما، تنها در قالب انتقال افقی گرما کاربردی هستند و از همین رو مکانیسم انتقال عمودی گرما در آن‌ها لحاظ نخواهد شد. تکنولوژی جدید و مکانیسمی که ما طراحی کرده‌ایم، این محدودیت را نیز برطرف کرده است تا انتقال گرما در تمامی جهات به‌خوبی انجام شود.

چن معتقد است محفظه‌های بخار، با سیستم‌های خنک‌سازی تجاری قابل رقابت است، اما همچنان مسیر زیادی برای کامل کردن تحقیقات وجود دارد. تحقیقاتی که هدف اصلی آن‌ها رسیدن به امکان بهره‌برداری طولانی‌مدت از این تکنولوژی جدید است.