สมัครตอนนี้

เข้าสู่ระบบ

ลืมรหัสผ่าน

ลืมรหัสผ่านของคุณ? กรุณากรอกอีเมลของคุณ. คุณจะได้รับลิงค์และจะสร้างรหัสผ่านใหม่ทางอีเมล.

เพิ่มโพสต์

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อเพิ่มโพสต์ .

เพิ่มคำถาม

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อถามคำถาม.

เข้าสู่ระบบ

สมัครตอนนี้

ยินดีต้อนรับสู่ Scholarsark.com! การลงทะเบียนของคุณจะอนุญาตให้คุณเข้าถึงโดยใช้คุณสมบัติเพิ่มเติมของแพลตฟอร์มนี้. สอบถามได้ค่ะ, บริจาคหรือให้คำตอบ, ดูโปรไฟล์ของผู้ใช้รายอื่นและอีกมากมาย. สมัครตอนนี้!

เราจะออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ร้อนเกินไปได้อย่างไร?

ทรานซิสเตอร์ความร้อนใหม่สามารถช่วยนำความร้อนออกจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ละเอียดอ่อนและยังป้องกันชิปและวงจรขัดข้องได้อีกด้วย. คุณเคยรู้สึกร้อนมาก่อน — สมาร์ทโฟนที่อุ่นขณะใช้งานแอพนำทางหรือแล็ปท็อปที่ร้อนเกินไปสำหรับตักของคุณ.

ความร้อนที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็คทรอนิคส์เป็นมากกว่าการรบกวนผู้ใช้. ช่องว่างและรอยแตกที่เกิดจากความร้อนอาจทำให้ชิปและวงจรล้มเหลวได้.

เทคโนโลยีใหม่มีจุดมุ่งหมายเพื่อปกป้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากอันตรายจากความร้อน. | ภาพประกอบโดย Kevin Craft

ตอนนี้ทีมวิศวกรที่นำโดย Stanford ได้พัฒนาวิธีที่ไม่เพียงแต่จัดการความร้อนเท่านั้น, แต่ช่วยนำทางออกจากอุปกรณ์ที่บอบบาง. การเขียนใน การสื่อสารธรรมชาติ, นักวิจัยอธิบายทรานซิสเตอร์ความร้อนซึ่งเป็นสวิตช์ระดับนาโนที่สามารถนำความร้อนออกจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และป้องกันผลกระทบที่เป็นอันตรายได้.

“การพัฒนาทรานซิสเตอร์ความร้อนที่ใช้งานได้จริงอาจเป็นตัวเปลี่ยนวิธีที่เราออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์,” ผู้เขียนอาวุโสกล่าว Kenneth Goodson, ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล.

นักวิจัยได้พยายามพัฒนาสวิตช์ความร้อนมาหลายปีแล้ว. ทรานซิสเตอร์ความร้อนก่อนหน้านี้พิสูจน์แล้วว่าใหญ่เกินไป, ช้าเกินไปและไม่ไวพอสำหรับการใช้งานจริง. ความท้าทายคือการค้นหาเทคโนโลยีระดับนาโนที่สามารถเปิดปิดซ้ำๆ ได้, มีคอนทราสต์การสลับร้อนไปเย็นขนาดใหญ่และไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว.

โดยวิศวกรไฟฟ้า Eric Pop และนักวิทยาศาสตร์วัสดุ ยี่ชุย, ทีมของกู๊ดสันเอาชนะอุปสรรคเหล่านี้ได้โดยเริ่มจากชั้นบางๆ ของโมลิบดีนัมไดซัลไฟด์, ผลึกสารกึ่งตัวนำที่ประกอบด้วยแผ่นอะตอมหลายชั้น. แค่ 10 หนาระดับนาโนเมตรและมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิห้อง, วัสดุนี้สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันได้, ปัจจัยสำคัญในการทำให้เทคโนโลยีใช้งานได้จริง.

เพื่อให้เซมิคอนดักเตอร์ที่นำความร้อนนี้กลายเป็นสวิตช์เหมือนทรานซิสเตอร์, นักวิจัยได้อาบน้ำวัสดุในของเหลวที่มีไอออนลิเธียมจำนวนมาก. เมื่อกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กถูกนำไปใช้กับระบบ, อะตอมลิเธียมเริ่มแทรกซึมเข้าไปในชั้นของคริสตัล, เปลี่ยนลักษณะการนำความร้อน. เมื่อความเข้มข้นของลิเธียมเพิ่มขึ้น, ทรานซิสเตอร์ความร้อนดับลง. ร่วมงานกับกลุ่มของ Davide Donadio ที่ University of California, เดวิส, นักวิจัยค้นพบว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะลิเธียมไอออนผลักอะตอมของคริสตัลออกจากกัน. ทำให้ความร้อนผ่านได้ยากขึ้น.

Aditya Sood, นักวิชาการดุษฎีบัณฑิตกับ Goodson and Pop และผู้เขียนร่วมคนแรกในหนังสือพิมพ์, เปรียบทรานซิสเตอร์ความร้อนกับเทอร์โมสตัทในรถยนต์. เมื่อรถเย็น, ตัวควบคุมอุณหภูมิปิดอยู่, ป้องกันน้ำหล่อเย็นไหล, และเครื่องยนต์ยังคงความร้อน. ในขณะที่เครื่องยนต์อุ่นขึ้น, เทอร์โมสตัทเปิดขึ้นและน้ำหล่อเย็นเริ่มเคลื่อนที่เพื่อให้เครื่องยนต์อยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม. นักวิจัยคาดการณ์ว่าทรานซิสเตอร์ความร้อนที่เชื่อมต่อกับชิปคอมพิวเตอร์จะเปิดและปิดเพื่อช่วยจำกัดความเสียหายจากความร้อนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน.

นอกจากจะทำให้การควบคุมความร้อนแบบไดนามิก, ผลลัพธ์ของทีมให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนล้มเหลว. เนื่องจากวัสดุที่มีรูพรุนในแบตเตอรี่ถูกเติมด้วยลิเธียม, มันขัดขวางการไหลของความร้อนและอาจทำให้อุณหภูมิพุ่งสูงขึ้น. การคำนึงถึงกระบวนการนี้มีความสำคัญต่อการออกแบบแบตเตอรี่ที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น.

ในอนาคตอันไกลโพ้น นักวิจัยจินตนาการว่าทรานซิสเตอร์ความร้อนสามารถจัดเรียงเป็นวงจรเพื่อคำนวณโดยใช้ลอจิกความร้อน, มากเท่ากับทรานซิสเตอร์เซมิคอนดักเตอร์คำนวณโดยใช้ไฟฟ้า. แต่ในขณะเดียวกันก็ตื่นเต้นกับศักยภาพในการควบคุมความร้อนที่ระดับนาโน, นักวิจัยกล่าวว่าเทคโนโลยีนี้เปรียบได้กับที่ที่มีทรานซิสเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ตัวแรกอยู่บ้าง 70 ปีที่แล้ว, เมื่อแม้แต่นักประดิษฐ์ยังนึกไม่ออกว่าพวกเขาทำอะไรได้บ้าง.

"สำหรับครั้งแรก, อย่างไรก็ตาม, ทรานซิสเตอร์ความร้อนระดับนาโนที่ใช้งานได้จริงอยู่ใกล้แค่เอื้อม,Goodson กล่าว.


แหล่งที่มา: วิศวกรรม.stanford.edu, โดย Andrew Myers

เกี่ยวกับ มารี

ทิ้งคำตอบไว้