Компьютерра, 2008 № 13 (729) - страница 9
Новый вариант мощного и бесшумного кулера для компьютерных чипов продемонстрировала на ежегодном симпозиуме Semi-Therm, посвященном тепловым процессам в полупроводниках, молодая калифорнийская компания Thorrn Micro Technologies. Ее твердотельный кулер размером чуть больше монеты не содержит движущихся частей, эффективнее обычных вентиляторов и вскоре обещает стать основным элементом системы охлаждения ноутбуков и других электронных устройств.
Принцип работы нового кулера основан на коронном разряде, который давно применяется в промышленных и бытовых воздухоочистителях и пылеуловителях. Однако ученым потребовалось шесть лет напряженных исследований, выполненных при финансовой поддержке Национального научного фонда США, прежде чем метод удалось приспособить для эффективного охлаждения чипов.
Конструкция кулера RSD5 на первый взгляд очень проста. Он состоит из нескольких параллельных, находящихся под высоким напряжением тонких проводников, которые помещены в заземленные проволочные полуцилиндры.
Благодаря высокой напряженности электрического поля вокруг тонких проволочек, часть молекул воздуха ионизируется. Разгоняемые полем ионы сталкиваются с молекулами воздуха и увлекают их за собой, формируя устойчивый воздушный поток. Геометрия кулера и подводимое напряжение подобраны так, чтобы исключить возникновение искр или электрической дуги, а максимум подводимой энергии направить на создание ветра. В результате активная часть RSD5 размером 15х15 мм способна породить воздушный поток, движущийся со скоростью 2,4 м/с, тогда как лучшим из традиционных кулеров под силу разогнать воздух только до 0,7–1,7 м/с.
При скоростях воздуха более одного метра в секунду твердотельный вентилятор вне конкуренции. Порождаемый им воздушный поток идеально подходит для охлаждения чипов. А для чипа, выделяющего 25 Вт, достаточно твердотельного вентилятора объемом менее одного кубического сантиметра. Разумеется, необходимость получения и подвода высокого напряжения создает определенные неудобства, но будем надеяться, что несомненные достоинства твердотельных вентиляторов скоро их перевесят. ГА
Простой и дешевый способ значительного повышения эффективности термоэлектрических преобразователей нашли физики из Бостонского колледжа и Массачусетского технологического института.
Термоэлектрические преобразователи, еще известные как элементы Пельтье, уже более полувека используются для охлаждения электроники и других устройств, а также для получения электричества при небольших перепадах температур. Однако низкая эффективность преобразователей делает их применение неоправданным. Дело в том, что к материалу термоэлектрического преобразователя предъявляются противоречивые требования. С одной стороны, он должен плохо проводить тепло, в противном случае весь созданный им перепад температур "съест" тепловой поток. А с другой - он должен хорошо проводить электрический ток, иначе его внутреннее сопротивление приведет к вредному выделению тепла.
Ученые работали с популярным полупроводниковым сплавом теллуридов сурьмы и висмута, который часто используют в элементах Пельтье, работающих в диапазоне 20–250 градусов Цельсия. Сплав сначала размололи в нанопудру с размером частичек около 20 нм, а затем пудру нагрели и спрессовали в атмосфере инертного газа. У получившегося материала эффективность при комнатной температуре увеличилась на 20%, а при ста градусах - на все 40%. И это почти бесплатно!
Анализ показал, что эффективность преобразователей увеличилась в основном за счет снижения теплопроводности материала. Переносящие тепло фононы - кванты колебаний кристаллической решетки - стали активно рассеиваться на дефектах и гранях спеченных наночастиц, но в то же время эти грани не мешали протеканию электрического тока.
Увеличение эффективности, казалось бы, не такое значительное, но оно просто огромно по сравнению с той трудной борьбой за каждый процент, которая велась последние десятилетия. Более того, эти десятки процентов качественно меняют ситуацию. Оценки показывают, что теперь, возможно, термоэлектрические преобразователи станет выгодно применять для утилизации тепла в градирнях тепловых электростанций, на их основе можно будет делать более дешевые и эффективные солнечные элементы, не говоря уже об охлаждении электроники.
