研究人员致力于在纳米级水平上为用户保持当今最热门的电子产品凉爽

Josiah02 · 发表于 2024-9-13 13:56:45

如今，让电子设备保持凉爽并不像在台式电脑后部安装风扇那么简单。从智能手机到电动汽车，使用任何设备都会产生某种形式的热量，最终导致设备性能下降。
普渡大学机械工程学教授艾米·马康奈特 (Amy Marconnet) 正在研究当今的多种技术，以开发电子冷却和热管理技术，重点是减少产生的热量，从而可能提高设备功率和使用率。
电子产品的有效工作温度范围很窄。在技术不断发展的时代，有各种各样的方法可以让设备保持凉爽，甚至在纳米级水平上也是如此。
“在半导体方面，我们主要关注改善热管理，让电子设备以更高的功率运行，”Marconnet 说。“对于可穿戴电子设备，需要更严格的温度控制，因为它始终与人直接接触，或者在使用过程中变热。”
这一要求促使人们研究能够更好地将系统中的热量从积聚处转移出去的材料，而不会增加设备的重量或制造成本。
马科内特表示，相变材料是她正在研究的一种选择。这些材料在熔化或凝固过程中吸收或释放热量，根据条件提供热管理。它们也正在被研究用于电动汽车的电力电子。
“因此，当你使用 VR（虚拟现实）护目镜时，材料就会融化，”她说。“然后当你给护目镜充电或过夜时，它们就会凝固，第二天你就可以以更高的强度使用该设备。”
通过熔化，相变材料吸收产生的热量，而凝固时则再次释放热量。 Marconnet 最近研究使用金属合金作为芯片内的相变材料，以保持系统紧凑而有效。这项工作由 Marconnet 的研究生 Meghavin Bhatasana 牵头。
Marconnet 曾发表过关于导热油脂的论文，导热油脂是一种糊状材料，放在硅芯片和系统中的散热元件之间。
导热油脂最终会被“泵出”芯片和其他组件之间的区域，导致计算机等设备的性能下降。
“我们现在正在尝试寻找一种快速测试方法，以确定哪些材料性能良好，哪些材料性能不佳，而无需等待一年或更长时间才能实际使用该系统，”Marconnet 说。
热管理还检查电池在热量积聚中的作用，特别是随着对更快充电的需求不断增加，特别是在电动汽车中。
Marconnet 将设备电池充电产生的热量与白炽灯泡发出的光进行了比较。虽然灯泡发出有用的光，但也会变热。给电池充电时，你也会获得有用的电力，但热量是由电池的电化学反应产生的。因此，虽然部分电力被用于为电池充电的化学反应，但另一部分电力则以设备中的热量形式浪费掉了。
马科内特和机械工程学院的阮秀林教授已经致力于延长设备的使用寿命，他们发明了一种可压缩泡沫，可以分散积聚的热量，并起到隔热作用，防止温度降低。普渡大学创新技术商业化办公室已经为此提交了专利申请。
有关 Marconnet 在相变材料方面的研究的两篇新论文已提交并正在审查中。

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