عصر جوش آوردن گوشی و لپ‌تاپ‌ها به پایان رسید

تینا مزدکی_در روزهای گرم آغازین تابستان، یک لپ‌تاپ قدیمی که در انتقال گرما از پردازنده ناتوان است، بار دیگر یادآور یکی از چالش‌های دیرینه‌ی دنیای الکترونیک می‌شود: افزایش دما و کاهش عملکرد. مشکل اصلی در بسیاری از گجت‌ها این است که نمی‌توانند به‌سرعت گرمای تولیدشده توسط قطعات الکترونیکی مانند پردازنده را از خود دور کنند. این امر منجر به «throttling» یا کاهش سرعت پردازش برای جلوگیری از آسیب به قطعات می‌شود.

اکنون، پژوهشی تازه از دانشکده مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه ویرجینیای آمریکا نشان می‌دهد که ممکن است به‌زودی با کمک کریستال‌ها، این مشکل برای همیشه برطرف شود. وقتی قطعات الکترونیکی در حداکثر توان خود فعالیت می‌کنند، حرارت زیادی تولید می‌کنند. این مسئله در تراشه‌های دستگاه‌های مختلف و حتی باتری خودروهای برقی نیز صادق است. در فضاهای فشرده‌ی درون دستگاه‌ها، این گرما به‌سختی از بین می‌رود و مدت زیادی باقی می‌ماند.

در حال حاضر، راه‌حل‌هایی مانند فن، سیستم‌های خنک‌کننده‌ی مایع یا هیت‌سینک‌های فلزی برای افزایش انتقال حرارت به کار گرفته می‌شود. اما همه‌ی این روش‌ها فضای داخلی دستگاه را اشغال کرده و مصرف انرژی را بالا می‌برند. پژوهشگران دانشگاه ویرجینیا به روشی بسیار سریع‌تر برای انتقال گرما دست یافته‌اند. آن‌ها به‌جای تکیه بر حرکت آهسته‌ی گرما همچون موج‌های پراکنده در حوض، توانسته‌اند حرارت را به شکل موج‌هایی جهت‌دار و سریع منتقل کنند.

کلید این روش، استفاده از کریستالی به نام نیترید بور شش‌ضلعی (hexagonal boron nitride یا hBN) است که ویژگی‌هایی خاص برای انتقال سریع گرما دارد. در اکثر مواد، گرما از طریق ارتعاشات اتمی به نام «فونون» (phonon) منتقل می‌شود. این فونون‌ها به‌صورت تصادفی با یکدیگر برخورد می‌کنند و انرژی را آهسته به پیش می‌برند؛ که همین باعث انباشت گرما می‌شود. اما در hBN، سازوکار متفاوتی به نام مدهای هیپربولیک فونون-پولاریتون (Hyperbolic Phonon Polaritons یا HPhP) دیده می‌شود؛ ارتعاشاتی ویژه درون کریستال که با مؤلفه‌هایی از جنس امواج الکترومغناطیسی همراه هستند.

در مورد نحوه عملکرد این فناوری در «دیگر گوشی‌ و لپ‌تاپ‌ها جوش نمی‌آورند!» بیشتر بخوانید.

۳۲۳