新型热界面材料可以冷却高能耗的数据中心
一种新的冷却技术可能会改变电子设备（从微型半导体到大型数据中心）的热量管理方式。德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家和工程师领导的团队发明了一种新型“热界面材料”，可以有机地消除高功率电子设备的热量，从而减少甚至消除大量冷却的需要。这种新材料由液态金属和氮化铝混合而成，导热性远优于目前的商用材料，是冷却的理想选择。
该研究发表在《自然纳米技术》杂志上。
“能源密集型数据中心和其他大型电子系统的冷却基础设施的功耗正在飙升，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所的教授 Guihua Yu 表示。“这种趋势不会很快消失，因此开发新方法至关重要，就像我们创造的材料一样，它可以高效、可持续地冷却以千瓦级甚至更高功率运行的设备。”
冷却约占数据中心能源消耗的 40%，即每年 8 太瓦时。研究人员估计，他们的技术可以减少 13% 的冷却需求，或减少 5% 的数据中心整体能源消耗，如果在整个行业应用，这将是一笔巨大的节省。散热能力还可以显著提高处理能力。
这项新发现是实现热界面材料潜力的更大努力的一部分。这些材料旨在散发电子设备产生的热量，从而减少冷却这些设备的需要。
然而，这些材料理论上能够达到的冷却效果与它们在实际测试中的效果之间存在差距。
该项目中的新材料能够弥补这一差距。这种材料可以从 16 平方厘米的小面积中去除 2,760 瓦的热量。它可以将冷却泵（整个电子产品冷却难题中的一个重要部分）所需的能量减少 65%。
“这一突破使我们更接近实现理论预测的理想性能，为高功率电子设备提供更可持续的冷却解决方案，”余实验室的主要作者吴凯说。“我们的材料可以在从数据中心到航空航天等能源密集型应用中实现可持续冷却，为更高效、更环保的技术铺平道路。”
人工智能的爆炸式增长以及技术的持续普及预计将推动数据中心需求大幅增长。这意味着需要更多的能源来为这些中心供电和冷却。
今年早些时候，高盛预计，到2030年，数据中心的电力需求将增长160%。据估计，在2023年至2030年期间，仅人工智能一项就将使数据中心的电力消耗每年增加200太瓦时。
研究人员利用一种名为“机械化学”的特殊工艺创造了这种新型冷却材料。该工艺有助于液态金属和氮化铝以非常可控的方式混合，从而形成梯度界面，使热量更容易通过它们。
研究人员已经在小型实验室设备上测试了他们的材料。该团队正在扩大材料合成规模，并准备样品，以便与数据中心的合作伙伴一起进行测试。
该研究团队包括德克萨斯大学材料科学与工程项目的雷楚森，以及四川大学的窦正丽、邓世波、吴蝶、张斌、李润来、张永正和傅强，以及华中科技大学的杨浩波。
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