Как мы можем проектировать электронные устройства, которые не перегреваться?

Новая тепловая транзистор может помочь проводить тепло от тонких электронных компонентов, а также изолирует их от чипа и замыканию. Вы чувствовали тепло раньше - смартфон, который согревает во время работы навигации приложения или ноутбука, который получает слишком жарко для колен.

Тепло, произведенное с помощью электронных устройств делает больше, чем пользователи раздражают. Пустоты и трещины, вызванные нагревом, могут привести к выходу из строя чипов и цепей..

Новая технология направлена ​​на защиту электроники от вредного воздействия тепла. | Иллюстрация Кевина Крафта

Теперь команда инженеров из Стэнфорда разработала способ не только управлять теплом, но помогите направить его подальше от хрупких устройств. Запись в Природа связи, исследователи описывают тепловой транзистор — наноразмерный переключатель, который может отводить тепло от электронных компонентов и изолировать их от его разрушительного воздействия..

«Разработка практичного теплового транзистора может изменить правила разработки электроники.,— сказал старший автор. Кеннет Гудсон, профессор машиностроения.

Исследователи пытались разработать тепловые переключатели в течение многих лет.. Предыдущие тепловые транзисторы оказались слишком большими, слишком медленный и недостаточно чувствительный для практического использования. Задача заключалась в том, чтобы найти нанотехнологию, которая могла бы многократно включаться и выключаться., имеют большой контраст переключения с горячего на холодный и не имеют движущихся частей.

В сопровождении инженера-электрика Eric Pop и материаловед Yi Цуй, Команда Гудсон преодолела эти препятствия, начиная с тонким слоем дисульфида молибдена, полупроводниковый кристалл, который состоит из слоистых листов атомов. Просто 10 нанометров толщиной и эффективные при комнатных температурах, этот материал может быть интегрирован в современные электроники, решающий фактор для создания технологии практической.

Для того, чтобы сделать этот теплопроводящей полупроводник в транзисторе, как переключатель, исследователи погрузили материал в жидкость с большим количеством ионов лития. Когда в систему подается небольшой электрический ток, атомы лития начинают внедряться в слои кристалла, изменение его теплопроводных характеристик. По мере увеличения концентрации лития, тепловой транзистор выключается. Работа с группой Давиде Донадио в Калифорнийском университете, Дэвис, исследователи обнаружили, что это происходит потому, что ионы лития раздвигают атомы кристалла. Это делает его более трудным для тепла, чтобы пройти через.

Адитья Sood, аспирант вместе с Гудсоном и Попом и соавтор статьи, сравнил тепловой транзистор с термостатом в автомобиле. Когда машина холодная, термостат выключен, предотвращая протекание охлаждающей жидкости, и двигатель сохраняет тепло. При нагреве двигателя, термостат открывается и охлаждающая жидкость начинает двигаться, чтобы держать двигатель при оптимальной температуре. Исследователи предполагают, что тепловые транзисторы, соединенные с компьютерными чипами будут включаться и выключаться, чтобы помочь ограничить повреждение тепла в чувствительных электронных устройствах.

Помимо включения динамического контроля тепла, Результаты этой команды дают новое понимание в то, что вызывает литий-ионные батареи на провал. По мере того как пористые материалы в батарее переплетаются с литием, они препятствуют потоку тепла и может вызвать температуры колоться. Думая об этом процессе имеет решающее значение для разработки более безопасных батарей.

В более отдаленном будущем исследователи себе представить, что тепловые транзисторы могут быть организованы в схемах для вычисления с использованием тепловой логики, сколько полупроводниковых транзисторов вычислить с помощью электричества. Но при этом возбуждаются потенциалом для контроля тепла на наноуровне, исследователи говорят, что эта технология сравнима где первые электронные транзисторы были некоторыми 70 много лет назад, когда даже изобретатели не могли в полной мере представить себе, что они сделали возможным.

"В первый раз, тем не мение, практический наноразмерных тепловой транзистор находится в пределах досягаемости,»Гудсон говорит.

Источник: Engineering.stanford.edu, Эндрю Майерс