خنک کردن پروسسور‌ها با قطره‌های آب متحرک

مجله خبری-سبک زندگی نگار: خنک کردن پروسسور‌ها (پردازنده‌ها) یکی از چالش برانگیزترین کار‌ها در طراحی‌های امروزه‌ی قطعات سخت افزاری است. این موضوع به قدری حیاتی است که با توجه به افزایش سرعت پردازنده‌ها، نیاز قطعی‌شان برای ادامه عملکرد ضروری خواهد بود. حال، طراحی جدیدی توسط شرکت اینتل و دانشمندان دانشگاه دوک صورت گرفته است که خنک کردن پروسسور‌ها را با استفاده از قطره‌های آب متحرک انجام می‌دهد و دستاوردی عظیم در این صنعت خواهد بود.

دانشمندان دانشگاه دوک (Duke) و شرکت اینتل (Intel) مکانیزم جدیدی برای خنک نگه داشتن لوازم الکترونیکی با عملکرد بالا یافته‌اند: پر کردن درون آن‌ها با قطره‌های متحرک آب. ممکن است این ایده یک شوخی به نظر بیاید، اما اینطور نیست. محققین می‌گویند که چنین سیستمی می‌تواند با هدف قرار دادن نقاط داغ به صورت ذاتی، به الکترونیک‌هایی با عملکرد بالا، امکان ادامه دادن حرکت با سرعت بالا را بدهد.

خنک کردن پروسسور‌ها با استفاده از قطره‌های متحرک آب از کجا الهام گرفته است؟

فناوری پیشنهادی خنک کردن پروسسور‌ها با استفاده از قطره‌های متحرک آب، الهام گرفته شده از بال‌های جیرجیرک است که شدیداً آبگریز بوده و به صورت ذاتی، آب را از خود می‌راند. زمانی که دو قطره کوچک آب بر روی بال جیرجیرک به یکدیگر برخورد می‌کنند، با یکدیگر می‌پیوندند و قطره بزرگتری را تشکیل می‌دهند. این تغییر، مقدار اندکی انرژی آزاد می‌کند که برای بلند کردن آب از سطح بال کافی خواهد بود و کثیفی و گرد و خاک را با خود خواهد برد. این بدان معنی است که بال‌ها خود را تمیز می‌کنند، و حال، مهندسین همین هدف را برای حذف گرما و خنک کردن پروسسو‌ها استفاده می‌کنند.

چگونه قطره‌های متحرک آب، سبب خنک کردن پروسسور‌ها می‌شوند؟

هیچ فردی تمایل ندارد بر روی مدار‌های حساس، قطرات آب بریزد؛ بنابراین محققین یک محفظه بخار ایزوله تعبیه کرده‌اند که می‌تواند در درون سیستم‌هایی الکترونیکی نصب شود. در یک سمت محفظه، کف پوشی با قابلیت آبگریزی بسیار وجود دارد و در سمت دیگر آن، سقفی اسفنج مانند. زمانی که محفظه توسط الکترون‌های اطراف داغ می‌شود، بخار به قطره‌های کوچک آب متراکم می‌شود. این قطرات بر روی سطحی که آبگریزی بالا دارد سقوط خواهند کرد، سپس با یکدیگر ترکیب شده و قطره‌ی آب بزرگتری را تشکیل می‌دهند. پس از آن، از سطح جدا شده و گرما را نیز با خود می‌برند که سبب خنک کردن پروسسور‌ها می‌شود. با رخ دادن این فرایند، آب توسط سقف اسفنج مانند جذب شده و کل این رویداد، دوباره از ابتدا صورت می‌گیرد.

نکته هوشمندانه در طراحی این سیستم، این است که به صورت خودکار، نقاط داغ را مورد هدف قرار می‌دهد، زیرا این نقاط، محلی هستند که بخار آب ابتدا در آنجا متراکم می‌شود و برخلاف مکانیزم‌های خنک سازی فعلی، این سیستم بر روی دو سطح عمودی و افقی به صورت همزمان کارایی دارد که به معنی موثرتر بودن فرایند خنک کردن پروسسور‌ها است.

چوان هوا چن (Chuan-Hua Chen) دانشیار دانشگاه دوک و نویسنده‌ی همکار در این مطالعه، در بیانیه‌ای خبری اعلام کرد:

لوله‌های حرارتی صفحه صاف، در گسترش افقی خود بی‌نظیر هستند، اما فاقد مکانیزم عمودی برای پراکنده نمودن گرما هستند. فناوری قطره‌های متحرک آب که ما مورد استفاده قرار خواهیم داد، این حفره در فناوری را با مکانیزم پراکنده کردن گرما به صورت عمودی پر خواهد کرد و راهی برای برتری یافتن نسبت به بهترین فناوری‌های پراکنده کردن حرارت امروزه را خواهد گشود.

چن همچنین اذعان داشت که این محفظه‌های بخار، قابل مقایسه با سیستم‌های خنک کننده تجاری است، اما هنوز نیاز به بهبودبخشی‌های بسیاری دارد تا سیستم‌هایی ایجاد شوند که در طی زمان، عملکرد خود را ادامه دهند، اما در حال حاضر و برای اولین بار، راهی برتر نسبت به مدل‌های فعلی صنعت برای خنک کردن پروسسور‌ها مشاهده شده است.