Перегрев остаётся одной из главных технических проблем для смартфонов, ноутбуков, дата-центров, электротранспорта и медицинских устройств. Современные методы охлаждения — массивные радиаторы, вентиляторы, жидкостные системы — занимают место, требуют дополнительной энергии и не всегда справляются с ростом мощности и миниатюризацией.
Инженеры из Университета Вирджинии (University of Virginia, UVA) представили в журнале Nature Materials радикально новый способ отвода тепла. Группа под руководством профессора механики и аэрокосмической инженерии Патрика Хопкинса и аспиранта Вилла Хатчинса впервые показала: тепло можно направлять по твёрдому материалу с невиданной скоростью, используя особые волны в кристалле гексагонального нитрида бора (hBN).
В стандартных чипах тепло передаётся фононами — тепловыми колебаниями решётки, которые движутся медленно и легко встречают преграды. Новая методика использует гиперболические фонон-поляритоны (HPhPs) — гибридные волны, возникающие на границе золота и hBN. Если крошечную золотую площадку нагреть, тепло не рассеивается «рябью по воде», а мгновенно преобразуется в эти быстрые волны, которые устремляются по кристаллу наподобие скоростного поезда.
«Мы пересматриваем подход к управлению теплом. Вместо того чтобы позволять ему медленно растекаться, мы направляем его», — отмечает Патрик Хопкинс. По словам Вилла Хатчинса, «мы наблюдаем перемещение тепла такими способами, которые ранее считались невозможными для твёрдых материалов. Это совершенно новый способ контроля температуры на наномасштабе».
Скорость переноса тепла, достигнутая с помощью hBN и HPhPs, ранее не встречалась ни в одном твёрдом веществе. Это открывает путь к управлению температурой с беспрецедентной точностью и скоростью. Такой подход может полностью изменить конструкцию и возможности электроники.
В смартфонах и ноутбуках эта технология позволит избавиться от перегрева, повысить производительность и продлить срок службы батареи. Для электромобилей — это шанс на более быструю зарядку и долгий срок службы аккумуляторов. Дата-центры и искусственный интеллект смогут работать эффективнее и экономить энергию. В медицинской технике появится возможность создавать более надёжные и долговечные имплантаты. Даже процессоры и космические аппараты могут быть пересмотрены с учётом нового принципа отвода тепла.
«Это открытие может изменить подход к проектированию всего — от процессоров до космических кораблей», — подчёркивает Патрик Хопкинс.
В результате исследования инженеров из UVA стало возможным мгновенно управлять теплом в микроскопических масштабах с помощью кристаллических волн. Ведущие устройства будущего могут стать холоднее, быстрее и надёжнее — и это станет новым стандартом для всей современной техники.
Изображение носит иллюстративный характер
Инженеры из Университета Вирджинии (University of Virginia, UVA) представили в журнале Nature Materials радикально новый способ отвода тепла. Группа под руководством профессора механики и аэрокосмической инженерии Патрика Хопкинса и аспиранта Вилла Хатчинса впервые показала: тепло можно направлять по твёрдому материалу с невиданной скоростью, используя особые волны в кристалле гексагонального нитрида бора (hBN).
В стандартных чипах тепло передаётся фононами — тепловыми колебаниями решётки, которые движутся медленно и легко встречают преграды. Новая методика использует гиперболические фонон-поляритоны (HPhPs) — гибридные волны, возникающие на границе золота и hBN. Если крошечную золотую площадку нагреть, тепло не рассеивается «рябью по воде», а мгновенно преобразуется в эти быстрые волны, которые устремляются по кристаллу наподобие скоростного поезда.
«Мы пересматриваем подход к управлению теплом. Вместо того чтобы позволять ему медленно растекаться, мы направляем его», — отмечает Патрик Хопкинс. По словам Вилла Хатчинса, «мы наблюдаем перемещение тепла такими способами, которые ранее считались невозможными для твёрдых материалов. Это совершенно новый способ контроля температуры на наномасштабе».
Скорость переноса тепла, достигнутая с помощью hBN и HPhPs, ранее не встречалась ни в одном твёрдом веществе. Это открывает путь к управлению температурой с беспрецедентной точностью и скоростью. Такой подход может полностью изменить конструкцию и возможности электроники.
В смартфонах и ноутбуках эта технология позволит избавиться от перегрева, повысить производительность и продлить срок службы батареи. Для электромобилей — это шанс на более быструю зарядку и долгий срок службы аккумуляторов. Дата-центры и искусственный интеллект смогут работать эффективнее и экономить энергию. В медицинской технике появится возможность создавать более надёжные и долговечные имплантаты. Даже процессоры и космические аппараты могут быть пересмотрены с учётом нового принципа отвода тепла.
«Это открытие может изменить подход к проектированию всего — от процессоров до космических кораблей», — подчёркивает Патрик Хопкинс.
В результате исследования инженеров из UVA стало возможным мгновенно управлять теплом в микроскопических масштабах с помощью кристаллических волн. Ведущие устройства будущего могут стать холоднее, быстрее и надёжнее — и это станет новым стандартом для всей современной техники.
