O nouă soluție pentru răcirea dispozitivelor electronice și prevenirea supraîncălzirii acestora

Radiatorul de căldură placat cu cupru dezvoltat în acest studiu (centru) în comparație cu două metode standard de management termic: un plan de cupru placat cu lipire pe o placă de circuit imprimat (PCB) (stânga) și o căldură de cupru (dreapta). Credit: Gebrael et al.

Dispozitivele electronice, inclusiv smartphone-urile și tabletele laptop-uri, devin din ce în ce mai avansate și compacte. Pe măsură ce performanța lor crește și dimensiunea lor scade, aceste dispozitive generează mai multă căldură, ceea ce le poate reduce siguranța și le poate cauza spargerea.

De câțiva ani, inginerii încearcă să dezvolte strategii care ar putea preveni supraîncălzirea electronicelor. O soluție propusă presupune utilizarea radiatoarelor, straturi care favorizează propagarea și disiparea căldurii în interiorul dispozitivelor.

Cercetătorii de la Universitatea Illinois din Urbana-Champaign și de la Universitatea din California, Berkeley (UC Berkeley) au dezvoltat recent o strategie alternativă care ar putea răci electronicele mai eficient decât alte soluții existente. Strategia lor, prezentată într-un articol publicat în Electronică naturalăse bazează pe utilizarea radiatoarelor formate dintr-un strat izolant electric de poli (2-cloro-p-xililen) (Parylene C) și o acoperire de cupru.

„Recenta noastră lucrare a fost punctul culminant al eforturilor noastre de a produce radiatoare electronice de înaltă eficiență”, a declarat Tarek Gebrael, unul dintre cercetătorii care au efectuat studiul, pentru TechXplore. „Motivația a fost aceea de a permite disiparea eficientă a căldurii a electronicelor cu densitate mare de putere”.

Radiatoarele de căldură sunt sisteme de răcire realizate din materiale cu conductivitate termică ridicată, precum cuprul și aluminiul. Aceste sisteme pot împrăștia căldura generată de dispozitive pe o suprafață mai mare, permițându-le să disipeze mai ușor căldura în mediul înconjurător.

„Beneficiul utilizării radiatoarelor noastre cu acoperire conformă este că acopera complet dispozitivul electronic, inclusiv partea de sus, de jos și părțile laterale ale dispozitivului”, a explicat Gebrael. „Acest lucru nu este posibil cu radiatoarele standard care sunt adăugate de obicei deasupra dispozitivului sau cu planuri de cupru PCB standard. Prin realizarea acestor acoperiri conforme, am reușit să oferim mai multe căi pentru că căldura să părăsească dispozitivul electronic, rezultând o mai bună calitate. performanță de răcire.”

În trecut, echipele au dezvoltat tehnici similare care preveniu supraîncălzirea prin deschiderea mai multor „căi” pentru ca căldura să părăsească dispozitivele electronice. Cu toate acestea, soluțiile propuse anterior folosesc materiale foarte scumpe, precum diamantul. Acest lucru le face dificil de dezvoltat și implementat la scară largă.

Gebrael și colegii săi și-au evaluat radiatoarele placate cu cupru într-o serie de teste și au constatat că au funcționat extrem de bine. Mai exact, soluția lor a furnizat cu până la 740% mai multă putere pe unitate de volum decât radiatoarele standard din cupru, răcite cu aer, utilizate în prezent.

„Acest rezultat remarcabil provine din eficiența distribuitoarelor noastre în disiparea căldurii, precum și din volumul compact pe care îl ocupă atunci când sunt aplicate pe plăcile de circuite imprimate”, a spus Gebrael. „Această caracteristică permite montarea mai multor componente electronice într-un spațiu mai mic fără probleme de supraîncălzire, ceea ce este esențial pentru construirea platformelor tehnologiilor viitoare (AI, realitate augmentată etc.).”

În viitor, radiatoarele dezvoltate de această echipă de cercetători ar putea fi folosite pentru a răci mai eficient dispozitivele electronice, fără a necesita materiale scumpe. În special, rețeta de acoperire propusă de ei combină procese deja utilizate în industria electronică. Acest lucru ar putea facilita și mai mult aplicarea în contexte reale și comercializarea acestuia.

„În prezent, studiem fiabilitatea și durabilitatea acoperirilor noastre în medii specifice (apă clocotită, fluide dielectrice în fierbere, cicluri termice și medii de înaltă tensiune) pentru perioade lungi de timp”, a adăugat Gebrael. „Vrem să ne asigurăm că acoperirile noastre își mențin performanța superioară de răcire. De asemenea, implementăm acoperirile cu module de putere și carduri GPU la scară mare, în timp ce folosim doar carduri de testare simple în lucrarea inițială.”


Căldura este pornită pentru nitrură de bor


Mai multe informatii:
Tarek Gebrael și colab., Răcire de înaltă eficiență prin integrarea monolitică a cuprului pe dispozitive electronice, Electronică naturală (2022). DOI: 10.1038/s41928-022-00748-4

© 2022 Science X Network

Citat: O nouă soluție pentru răcirea dispozitivelor electronice și prevenirea supraîncălzirii acestora (19 mai 2022) preluată pe 20 mai 2022 de la https://techxplore.com/news/2022-05-solution-cool-electronic-devices-overheating.html

Acest document este supus dreptului de autor. Cu excepția utilizării loiale în scopuri de studiu sau cercetare privată, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar cu titlu informativ.

Add Comment