Японские исследователи представили новый метод трёхмерного охлаждения электроники, использующий управляемое кипение воды в системе микроканалов. Технология значительно повышает эффективность отвода тепла от чипов за счёт скрытой теплоты парообразования – энергии, поглощаемой при фазовом переходе, которая примерно в семь раз больше энергии, идущей на простой нагрев воды.

Стремление к миниатюризации и росту мощности электроники (закон Мура) приводит к перегреву современных чипов. Традиционные методы жидкостного охлаждения, где вода циркулирует в микроканалах теплосъёмника, упираются в предел: жидкость может поглотить лишь определённое количество тепла до начала кипения. Использование же самого процесса кипения позволяет отвести в разы больше тепла.

Инженеры из Института промышленных наук Токийского университета создали систему с трёхмерными микроканалами сложной формы и капиллярными структурами. Ключевой задачей было обеспечить стабильное парообразование у горячей поверхности и контролировать образующийся двухфазный поток (смесь жидкости и пара).

Новая разработка показала рекордный коэффициент производительности (COP) — до 105, сумев обойти существующие аналоги с заметным отрывом. Система потенциально может работать пассивно, без насоса, за счёт естественной конвекции, инициируемой фазовым переходом. Помимо мощной электроники, технология применима в лазерах, светодиодах, радарах, а также в автомобильной и аэрокосмической отраслях.

Авторы исследования, опубликованного в Cell Reports Physical Science, подчёркивают, что их подход открывает путь к созданию более эффективных, компактных и энергоэффективных электронных устройств следующего поколения.