Zvýšení tepelné vodivosti usnadní chlazení čipů i laserů

Tepelná vodivost se dosud pokládala za vlastnost charakteristickou pro daný materiál, s níž se toho nedá moc dělat. Nová metoda nicméně překvapivě slibuje její zvýšení.

Zvýšení tepelné vodivosti usnadní chlazení čipů i laserů


Pokud se objev potvrdí, mohli bychom mnohem účinněji chladit počítače i další elektroniku, ale třeba také lasery. Metodu vyvinul tým, v jehož čele stál Deyu Li, profesor mechanického inženýrství na Vanderbilt University. Informace o objevu byly publikovány v Nature Nanotechnology.
Vědcům se podařilo zvýšit až o 45 % tepelnou vodivost pásků bóru o rozměrech nanometrů. Postup by však měl být použitelný i pro další materiály v tenkých vrstvách.
Dvě vrstvy materiálu u sebe drží pomocí van der Waalsových sil. Oproti klasické chemické vazbě i vodíkovému můstku jde sice o dost slabou vazbu, nicméně právě ona umožňuje například gekonům kráčet po zdi. Jedná se o elektrostatickou interakci, kdy se molekuly k sobě natáčejí svými opačně nabitými částmi (přičemž ty mohou vznikat i náhodnou oscilací; atomy bóru vedle sebe jsou jinak „stejné", chemicky řečeno nepolární).
Tepelnou vodivost si podobně jako šíření zvuku můžete představit jako pohyb virtuálních částic zvaných fonony. Právě rozhraní mezi páskami by mělo urychlovat jejich šíření, a tím i usnadňovat vedení tepla. Fonony se totiž na příslušném rozhraní na rozdíl od průchodu látkou za určitých okolností totiž údajně prakticky nerozptylují. Dvě pásky, byť u sebe, vedou teplo jinak než krystal.
S rozhraním lze navíc různě pracovat a hodnotu tepelné vodivosti třeba naopak i snížit. Proces je celkem reverzibilní. Profesor Li uvádí, že například vzali dvě pásky bóru, namočili je do isopropylalkoholu, přitiskli k sobě a vysušili. Tepelná vodivost pak byla stejná jako u jednotlivých pásek. Když pak ale tyto pásky namočili do ethanolu (a opět přitiskli k sobě a vysušili), vodivost se rázem zvýšila. Isopropylalkoholem se vše dá opět vrátit na původní hodnotu.
Hlavní využití by nová technika mohla najít při návrhu čipů. Chlazení je dnes velkým problémem a motivuje např. i v vývoj vícejádrových procesorů. Potíže se vznikajícím teplem lze ale, jak se ukazuje, řešit i jinými přístupy.
K dalším aplikacím mají patřit lasery, nanotrubičky či ohebné materiály (plasty/kompozity i mobilní elektronika, letecký průmysl...), kdy se teplo generuje mechanickým ohybem.

Zdroj: Physorg.com

Úvodní foto: © pastierik - Fotolia.com










Komentáře