Перегрев остается главным препятствием для развития высокопроизводительной техники. Современные микрочипы требуют все более эффективного теплоотвода, без чего невозможно совершенствование суперкомпьютеров и беспилотных автомобилей. Существующие технологии охлаждения постепенно достигают предела своих возможностей.
Ученые Томского политехнического университета и Института физической химии и электрохимии имени А.Н. Фрумкина РАН предложили подход, который позволяет управлять этими процессами на микроуровне. В Минобрнауки РФ уточнили, что в ТПУ создают поверхности с заданной текстурой и контролируемой смачиваемостью. Это значит, что одни участки поверхности отталкивают жидкость, а другие, наоборот, притягивают ее, что позволяет направлять капли охладителя точно в точки перегрева.
В своей работе специалисты использовали образцы из алюминиево-магниевого сплава, который широко применяется в теплообменниках. С помощью наносекундного лазера они наносили на поверхность микроскопическую текстуру, а затем химическим методом придавали отдельным зонам супергидрофобные или супергидрофильные свойства. Такой подход позволяет создать так называемые бифильные поверхности с контрастными характеристиками смачивания.
В данном исследовании мы предложили новый подход по созданию теплопередающих поверхностей с контролируемой смачиваемостью. Он основан на сочетании лазерного текстурирования, лазерной химической модификации и термолиза многокомпонентных углеводородсодержащих жидкостей
Эксперименты показали, что поверхности с оптимальным соотношением гидрофобных и гидрофильных участков отводят тепла в шесть раз эффективнее обычных. При умеренном нагреве эффективность охлаждения возрастала до двадцати раз. Это позволит создавать системы, направляющие жидкость в зоны максимального нагрева микрочипов. Проект поддержан грантом Российского научного фонда. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Heat and Mass Transfer.
Ранее Наука Mail рассказывала, что самые маленькие и энергоэффективные в мире.
