رکوردشکنی در انتقال حرارت با فناوری خنک‌سازی بدون انرژی

با رشد فزاینده‌ هوش مصنوعی و رایانش ابری، تقاضا برای پردازش داده و به تبع آن تولید گرما به‌شدت افزایش یافته است. امروزه تا حدود ۴۰ درصد از کل انرژی مصرفی مراکز داده (دیتاسنترها) صرف خنک‌سازی تجهیزات می‌شود و اگر این روند ادامه یابد، تقاضای جهانی برای انرژی خنک‌سازی تا سال ۲۰۳۰ بیش از دو برابر خواهد شد. در این میان، گروهی از مهندسان دانشگاه کالیفرنیا در سن‌دیگو (UC San Diego) راهکاری نوآورانه ارائه داده‌اند: غشای تبخیری غیرفعالی که گرما را به‌صورت طبیعی و بدون مصرف انرژی اضافی دفع می‌کند.

به گزارش بیکینگ و به نقل از سایتک‌دیلی، این فناوری جدید بر پایه‌ی غشایی از الیاف متخلخل ساخته شده است که از طریق عمل موئینگی، مایع خنک‌کننده را در سطح خود پخش می‌کند. با تبخیر مایع، گرما از سطح الکترونیک زیرین جذب و دفع می‌شود، بی‌آنکه نیازی به فن، پمپ یا هیت‌سینک باشد. این غشا روی ریزکانال‌هایی قرار می‌گیرد که مایع خنک‌کننده را تأمین می‌کنند و به توزیع یکنواخت حرارت کمک می‌کنند.

رنکون چن، استاد مهندسی مکانیک و هوافضا و از رهبران پروژه، توضیح می‌دهد که تبخیر در مقایسه با خنک‌سازی هوایی یا مایع سنتی، می‌تواند شار حرارتی بیشتری را با انرژی کمتر منتقل کند. هرچند خنک‌سازی با تبخیر در برخی سامانه‌ها مانند لپ‌تاپ‌ها یا کولرها رایج است، اما به‌کارگیری مؤثر آن در تجهیزات پرتوان دشوار بوده است. تلاش‌های پیشین با غشاهای متخلخل معمولی با مشکل گرفتگی یا جوشش ناخواسته مواجه می‌شدند.

 

این تیم تحقیقاتی سن‌دیگو این چالش را با استفاده از غشاهای فیبری دارای منافذ به‌اندازه‌ی بهینه برطرف کرده است. نتیجه، عملکردی کم‌نظیر بود: این سیستم توانست بیش از ۸۰۰ وات گرما در هر سانتی‌متر مربع را دفع کند—یکی از بالاترین مقادیر ثبت‌شده در فناوری‌های مشابه. افزون بر این، غشا در طی چندین ساعت عملکرد پایدار خود را حفظ کرد.

چن تأکید می‌کند که این مواد در اصل برای فیلتراسیون طراحی شده بودند و استفاده از آن‌ها در خنک‌سازی کاملاً نو است. او می‌افزاید: «ما دریافتیم ساختار متصل منافذ این الیاف می‌تواند بستر ایده‌آلی برای تبخیر کارآمد باشد.» تیم تحقیقاتی اکنون مشغول بهبود طراحی غشا، ساخت نمونه‌های اولیه صفحات خنک‌کننده برای CPU و GPU و راه‌اندازی یک استارتاپ برای تجاری‌سازی این فناوری است.