«Интеллектуальные» наножидкости могут охлаждать компьютерные чипы
 Группа исследователей, предложивших новую наножидкость с настраиваемой теплопроводностью. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Последние исследования ученых из Indira Gandhi Centre for Atomic Research (Индия) показали, что наножидкости могут быть идеальным средством для охлаждения электронных устройств будущего. Чтобы выполнять эту функцию, наножидкости должны отличаться большой теплопроводностью, и разработками в этой области заняты научные группы по всему миру.
Индийские ученые провели исследования коллоидальной суспензии, состоящей из однодоменных ферромагнитных наночастиц Fe3O4, диаметр которых находился в диапазоне от 3 до 10 нм. Исследуемые частицы отличались поляризуемостью, т.е. реагировали на внешнее слабое магнитное поле. Чтобы частицы не объединялись между собой, все они были покрыты монослоем молекул поверхностно-активного вещества. Это покрытие играло решающую роль в дальнейшем эксперименте.
В отсутствии внешнего магнитного поля магнитные моменты этих сложных частиц ориентированы случайным образом. При включении поля они выравниваются вдоль его магнитных линий; при этом частицы взаимодействуют между собой как магнитные диполи, преодолевая тепловое движение. Энергия взаимодействия диполей зависит от расстояния между соседними частицами.
Исследования показали, что, как только энергия взаимодействия диполей становится достаточно большой, магнитные диполи в суспензии выстраиваются в цепочечные структуры в направлении линий внешнего магнитного поля. Формирование подобных структур значительно повышает теплопроводность суспензии, т.к. тепловая энергия может передаваться непосредственно через образованную цепочку.
Наблюдаемое увеличение теплопроводности оказалось неожиданно большим; оно в несколько сотен раз превысило ожидания, основанные на исследования «обычных» наножидкостей. Данное изменение структуры наножидкости является обратимым; причем, ее теплопроводность может настраиваться при помощи приложения магнитного поля, параллельного или перпендикулярного направлению отвода тепла. В зависимости от тепловой нагрузки жидкости, поля могут улучшить или ухудшить теплопроводность для достижения нужного результата. Таким образом, подобные наножидкости могут быть идеальным кандидатом на роль «умного» охладителя. Все, что для этого необходимо, - разработка системы обратной связи для автоматической регулировки параметров магнитных полей.
По мнению ученых, разработка может быть применима как для охлаждения не только современных компьютерных чипов, но и для МЭМС или НЭМС устройств.
Команда планирует развивать исследования в данном направлении. Следующим шагом ученые надеются разработать новый класс наножидкостей, которые функционировали бы аналогичным образом при высоких температурах. Подробные результаты работы были опубликованы в журнале The Journal of Physical Chemistry C.
Также по теме:
Источники: