От смартфонов до ИИ: новый метод охлаждения микрочипов из Томска

Проблема охлаждения сегодня особенно актуальна. Интегральные схемы используются практически во всех устройствах — от процессоров и смартфонов до систем искусственного интеллекта. Без эффективного отвода тепла невозможно дальнейшее развитие суперкомпьютеров, беспилотных автомобилей и робототехнических систем.

На данный момент применяются однофазные и двухфазные системы охлаждения с использованием хладагентов. Однако однофазные решения справляются только с тепловыми потоками до 100 Вт на квадратный сантиметр. Поэтому всё больше внимания уделяется двухфазным системам, где тепло отводится за счёт фазового перехода. Например, технологии капельного орошения позволяют эффективно рассеивать большие тепловые нагрузки. Но для их широкого применения нужно решить несколько задач: усилить испарение капель, научиться управлять режимами испарения и направлять капли в самые перегретые зоны.

Учёные считают, что ключ к решению — в создании поверхностей с заданной текстурой и управляемой смачиваемостью. От того, насколько поверхность шероховатая и как на ней сочетаются гидрофильные и гидрофобные участки, напрямую зависит эффективность тепло- и массопереноса. Ранее исследователи уже показали, что лазерная обработка металлических поверхностей даёт хорошие результаты. Однако в большинстве работ бифильные участки создавались с помощью контрастного текстурирования, что меняло и химический состав, и структуру поверхности. Это не позволяло точно оценить вклад испарения капель в процесс охлаждения.

«В данном исследовании мы предложили новый подход по созданию теплопередающих поверхностей с контролируемой смачиваемостью. Он основан на сочетании лазерного текстурирования, лазерной химической модификации и термолиза (термического разложения веществ – ред.) многокомпонентных углеводородсодержащих жидкостей», — говорит руководитель проекта, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов Дмитрий Феоктистов.