Grafeno pritaikymas elektronikos aušinimui

producing semiconductors from graphene

Naujas atradimas rodo, kad grafenas igalina veiksmingą elektronikos aušinimą  – sumažinti darbo temperatūrą  kaitriausioje procesoriaus vietoje iki 25 proc.

Tarptautinė grupė mokslininkų, vadovaujama Chalmers technologijos universiteto Švedijoje, yra pirmoji pasaulyje parodžiusii, kad grafenas turi šilumos išsklaidymo poveikį silicio pagrindo elektronikai.

Komanda nustatė, kad grafeno sluoksnis gali sumažinti darbo temperatūrą karščiausios vietos procesoriaus viduje iki 25 procentų – tai gali gerokai pailginti  kompiuterių ir kitų elektronikos veikimo laiką.

„Šis atradimas atveria duris funkcionalumo didinimui ir toliau nustumia galimybių ribas, kai kalbama apie ektronikos miniaturizavimą“, sakė Johanas Liu, Chalmerso profesorius, vadovaujantis tarptautiniui mokslinių tyrimų projektui.

Šiuolaikinės elektroninės sistemos generuoja daug šilumos visų pirma dėl to, kad nuolat didėja įvairesnių funkcijų poreikis. Svarbu, kad būtų galima efektyviausiu būdu pašalinti šilumą ir prailginti elektronikos veikimo laiką. Šis laikas nėra „amžinas“. Yra paprasta taisyklė –  darbinės temperatūros padidėjimas 10°C  – sutrumpina elektronikos sistemos darbo laiką pusiau.

Spręsdami problemą, mokslininkai sutelkė visą dėmesį nedideliame plote, kur elektronika dirba intensyviausiai – pavyzdžiui procesoriaus viduje . Tokių mažyčių kaitros židinių randama visose elektronikos prietaisuose. Karštų dėmių dydis yra labai mažas arba nano mastelio, kitaip tariant tūkstantosios milimetro arba mažesnis.
Graphene-Has-a-Heat-Dissipating-Effect-on-Silicon-Based-Electronics

„Normali karštųjų dėmių darbo temperatūra grafeno sluoksnyje svyravo 55-115 laipsnių Celsijaus. Mes galėjome sumažinti tai iki 13 laipsnių. Tai ne tik gerina energijos vartojimo efektyvumą, bet ir prailgina elektronikos veikimo laiką. „

Efektyvus aušinimas yra pagrindinis iššūkis daugelyje įvairių sričių, pavyzdžiui, automobilių elektronika, galios elektronika, kompiuterių, radijo stotys ir įvairių šviesos diodų, arba LED lempučių kūrimas.

Automobilių elektroninių sistemų, bet kokia uždegimo sistema gali išnaudoti iki 80 W nuolatos, o trumpalaikiam etape iki 300 W (per 10 nanosekundžių). LED prietaisai gali turėti šilumos intensyvumą beveik susilyginamą su saulės apšvietimu, iki 600 W/cm2 dėl jų labai mažo dydžio.

Įvairaus sluoksnių skaičiaus grafenas buvo pagamintas naudojant šiluminį cheminį nusodinimą iš garų. Buvo parodyta, kad jis yra puikus elektroninių įrenginių šilumos išsklaidytojas.

Geresnis  elektronikos aušinimas duoda didžiulius privalumus. Pagal  remiantis neseniai atlikto JAV tyrimo duomenimis, nuo 2006 metų apie 50 procentai visos elektros energijos, naudojamos paleisti duomenų serverius, nueina į aušinimo sistemas.

daugiau inf.:

http://scitechdaily.com/graphene-provides-cooling-for-electronics/
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622313004272
http://scitechdaily.com/producing-semiconductors-from-graphene/

Šaltinis: Chalmers University of Technology

Paveikslas: Chalmers University of Technology