纳米级技术有望为热门电子产品高效冷却

  新闻资讯     |      2024-10-15 09:19

  纳米级技术有望为热门电子产品高效冷却使当今的电子产品保持凉爽并不像在台式电脑后部安装一个风扇那么简单。使用从智能手机到电动汽车的任何东西都会以某种方式产生热量,最终导致设备的性能衰退。

  普渡大学机械工程教授艾米·马尔科内特(Amy Marconnet)正在研究当今广泛的技术,以开发电子冷却和热管理技术,重点是减少产生的热量,这有可能提高设备的功率和使用效率。

  电子产品能够有效运行的温度范围很窄。在技术不断发展的时代,有各种各样的方法来给设备降温,甚至在纳米级水平。

  “在半导体方面,我们主要着眼于改进热管理,让电子产品在更高功率下运行,”马尔科内特说。“对于可穿戴电子产品,由于它始终与人直接接触,或者在使用时会发热,所以需要更严格的温度控制。”

  这一要求促使对能够在不增加设备额外重量或制造成本的情况下,更好地将系统中积聚的热量转移出去的材料的研究。

  马尔科内特表示,相变材料是她正在深入研究的一个选择。这些材料会根据具体条件,在熔化或凝固的转变过程中通过吸收或释放热量来实现热管理。它们也正在被研究用于电动汽车的电力电子设备。

  “所以,比如说,当你使用虚拟现实(VR)护目镜时,这些材料可能正在处于熔化的状态。”她说。“然后当你给护目镜充电或过夜时,它们会凝固,第二天你就可以更高强度地使用该设备。”

  在熔化时,相变材料吸收产生的热量,再次凝固时则释放热量。马尔科内特(Marconnet)最近研究将一种金属合金用作芯片内的相变材料,以让系统紧凑且有效。这项工作由马尔科内特的研究生梅加文·巴塔萨纳(Meghavin Bhatasana)负责牵头。

  马尔科内特此前发表过有关导热膏的论文,导热膏是一种糊状材料,被置于硅芯片和系统中的散热组件之间。

  “我们现在正试图找出一种快速的测试方法,以确定哪些材料性能良好,哪些材料性能不佳雷竞技RAYBET首页,而不必等待该系统实际使用一年或更久,”马尔科内特说。

  热管理还研究了电池在热量积聚中所起的作用,特别是在对更快充电的需求不断增加的情况下,尤其是在电动汽车中。

  马尔科内特将给设备电池充电所产生的热量积聚情况与白炽灯泡发出的光进行了比较。当你从灯泡获取有用的光时,它也会变热。给电池充电时,你同样会获得有用的电能,但电池的电化学反应会产生热量。

  因此,虽然部分电能用于给电池充电的化学反应,但另一部分电能只是作为设备中的热量被白白浪费掉了。

  马尔科内特和机械工程学院的秀林·阮教授已经通过创造一种可压缩泡沫来延长设备的使用寿命,这种泡沫既能散发积聚的热量,又能在低温环境下提供隔热。普渡创新技术商业化办公室已经为其提交了专利申请。