Учёные из Швеции предложили для отвода тепла от электронных компонентов кое-что получше медных тепловых трубок, обязательного элемента эффективных систем охлаждения. Вместо меди предложено использовать графен — рост эффективности отвода тепла составит до 3,5 раз. Но цена вопроса ограничит использование таких тепловых трубок, ведь один грамм графена сегодня стоит около $100. Космос и авиация за такое заплатят, не моргнув.
Система охлаждения на медных тепловых трубках. Источник изображения: Thermalright
Разработку представили учёные из Технологического университета Чалмерса в Швеции, в создании которой им помогали коллеги из Италии и Китая. Тепловая трубка из графеновой теплопроводящей оболочки получается лёгкая и мягкая, поэтому она укрепляется изнутри металлической пружиной и продольными углеродными волокнами, что позволяет ей держать форму и обеспечивать свободную циркуляцию охлаждающей жидкости и испарений.
Принцип работы графеновой тепловой трубки такой же, как и у медной. На горячем конце охлаждающая жидкость переходит в газообразную фазу вещества, а на холодном — конденсируется в жидкость и возвращается к точке нагрева. На холодном конце также можно предусмотреть радиатор и активную систему отвода тепла, но цель данной разработки — это эффективно отводить тепло из труднодоступных мест в электронике, где с радиаторами особенно не развернёшься.
Строение тепловой трубки из графена. Источник изображения: Chalmers University of Technology/Phys.org
Теплопроводность графена лежит в диапазоне 3000 до 5000 Вт/м·К при комнатной температуре. Теплопроводность меди составляет около 400 Вт/м·К при температуре 20 °C. Можно не сомневаться, что при таких параметрах эффективность тепловых трубок из графена должна оказаться выше эффективности тепловых трубок из меди. И действительно, в поставленном эксперименте с графеновой тепловой трубкой длиной 150 мм и наружным диаметром 6 мм коэффициент теплопередачи оказался примерно в 3,5 раза лучше, чем у аналогичной тепловой трубки на основе меди.
В системы охлаждения настольных ПК такие трубки вряд ли попадут, но в тонких ноутбуках вполне могут прописаться, если разработка дойдёт до коммерческого внедрения.