Современные процессоры и дата-центры выделяют огромное количество тепла. Обычно для их охлаждения требуются энергозатратные системы с компрессорами и хладагентами. Ученые из Карлсруэского технологического института (Karlsruher Institut für Technologie, Германия) и Университета Цукубы (Япония) предложили альтернативу — бесшумное твердотельное охлаждающее устройство, которое само использует тепло для работы.

©Tom's Hardware

Разработка основана на эффекте эластокалорического охлаждения — явлении, при котором некоторые сплавы с памятью формы охлаждаются при снятии механической нагрузки. Проблема в том, что для повторяющегося растяжения таких материалов обычно требуются электродвигатели или гидравлика. Немецко-японская команда решила эту задачу, заставив один сплав работать на другой.

В устройстве используются две сверхтонкие металлические пленки. Первая — из титано-никелевого сплава, которая сжимается при нагреве. Она выполняет роль привода. Когда ее нагревают, она сокращается и растягивает вторую пленку — из титано-никель-железного сплава, которая и является хладагентом. При растяжении этот сплав выделяет тепло, а когда нагрузка снимается, он поглощает тепло и охлаждается.

В лабораторных испытаниях при нагреве привода до 86 °C разница температур между горячей и холодной сторонами охлаждающей пленки составила около 13 °C, а самого устройства — 4 °C. Когда вместо электрического нагрева использовали внешний источник тепла с температурой 130 °C, устройство все равно поддерживало разницу в 2,2 °C. Это доказывает, что система может работать от внешнего тепла, а не только от электричества.

Пока это всего лишь лабораторный прототип, который вырабатывает всего 2,09 милливатта охлаждающей мощности — этого недостаточно даже для охлаждения простого чипа, не говоря уже о мощных серверах. Ученые признают, что есть ограничения по скорости срабатывания и теплообмену. Однако они уже работают над подключением нескольких пленок параллельно, чтобы увеличить мощность.

В идеальном сценарии такая технология позволила бы использовать отходящее тепло дата-центров для их же охлаждения. Это могло бы снизить энергопотребление и сделать системы охлаждения более экологичными — без компрессоров, хладагентов с высоким парниковым потенциалом и без шума. Но до практического применения еще далеко: технология находится на ранней стадии, и предстоит решить вопросы масштабирования, долговечности и эффективности. Тем не менее, сам принцип — использовать тепло для управления сплавом, который сам создает охлаждение — выглядит многообещающим.