Новая технология управления температурным режимом электроники

Повышение эффективности систем нагрева и испарения воды может значительно снизить их энергопотребление. Исследователи из Массачусетского технологического института нашли способ сделать это с помощью специальной обработки поверхности материалов, используемых в этих системах. Повышенная эффективность достигается за счет комбинации трех различных видов модификации поверхности в разных масштабах.

Новые результаты описаны в журнале Advanced Materials в статье недавнего выпускника Массачусетского технологического института Янгсупа Сонга, профессора инженерных наук Форда Эвелин Ван и четырех других сотрудников Массачусетского технологического института. Исследователи отмечают, что работа находится на стадии лабораторных исследований и требует разработки практического процесса в промышленных масштабах, сообщает портал подбора водоочистного оборудования.

Сонг, который сейчас является постдоком в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, провел большую часть исследований в рамках своей докторской диссертации в Массачусетском технологическом институте. Хотя различные компоненты новой обработки поверхности, которую он разработал, были изучены ранее, исследователи говорят, что эта работа является первой, которая показывает, что эти методы могут быть объединены для преодоления компромисса между двумя конкурирующими параметрами.

Добавление ряда микроразмерных полостей или вмятин на поверхность — это способ контроля за тем, как пузырьки образуются на этой поверхности, удерживая их эффективно прикрепленными к местам вмятин. В этой работе исследователи создали массив вмятин шириной 10 микрометров, разделенных примерно 2 миллиметрами, чтобы предотвратить образование пленки. Но это разделение также снижает концентрацию пузырьков на поверхности, что может снизить эффективность кипения. Чтобы компенсировать это, команда ввела обработку поверхности в гораздо меньшем масштабе, создавая крошечные выпуклости и выступы в нанометровом масштабе, что увеличивает площадь поверхности и способствует скорости испарения под пузырьками.

В этих экспериментах полости были сделаны в центрах ряда столбиков на поверхности материала. Эти столбики позволяют ускорить процесс кипения, увеличивая площадь поверхности, контактирующей с водой. По словам Сонга, в сочетании тремя «уровнями» текстуры поверхности — разделение полостей, штифты и наноразмерное текстурирование — обеспечивают значительно повышенную эффективность процесса кипячения.

Области применения новой технологии обширны. Например, управление температурным режимом электронных устройств − область, которая становится все более важной по мере того, как полупроводниковые устройства становятся меньше, а управление их тепловыделением становится все более важным.

Разработка даже таких приложений потребует некоторого времени, потому что обычно в системах терморегулирования для электроники используются жидкости, отличные от воды. Эти жидкости имеют другое поверхностное натяжение и другие свойства, чем вода, поэтому размеры поверхностных элементов должны быть соответствующим образом скорректированы. По словам Вана, работа над этими различиями — один из следующих шагов продолжающегося исследования.