Телефоны, электромобили и другие устройства, которые перегреваются, вскоре могут получить новый мощный инструмент для охлаждения. Инженеры Хьюстонского университета разработали новую технологию управления температурным режимом, которая работает как «термодиод», позволяя теплу течь только в одном направлении. Этот прорыв, основанный на концепции термического выпрямления, был разработан Бо Чжао, удостоенным наград и всемирно признанным профессором инженерного дела Калленского инженерного колледжа, и его аспиранткой Синой Джафари Галеконех. Теоретически новая технология может помочь электронике контролировать горячие точки, продлить срок службы батареи и предотвратить перегрев. опубликовано в обзорных физических исследованиях.

Современные смартфоны и портативные электронные устройства часто страдают от нагрева, поскольку традиционные материалы могут свободно передавать тепловую энергию во всех направлениях. Это означает, что внутреннее тепло от батарей или процессоров может оставаться или даже возвращаться к компонентам, вызывая чрезмерные температуры, снижение производительности и более быстрый износ батареи. Новая конструкция термодиода меняет эту динамику, продвигая тепло вперед и блокируя обратный тепловой поток, предоставляя инженерам более точный способ регулирования температуры внутри устройств.

Как работает термодиод

Вместо того, чтобы полагаться на традиционные материалы, которые позволяют свободно передавать тепло, исследовательская группа создала структуры из полупроводниковых материалов под действием магнитного поля, которое меняет способ движения энергии на микроскопическом уровне. Эта установка создает односторонний тепловой путь, подобно тому, как электрический диод позволяет току течь в одном направлении. Все это отводит тепло от чувствительных участков и не дает ему проникнуть обратно.

Контролируя поток лучистого тепла таким образом, технология предлагает новую форму управления температурным режимом, которая может снизить риск перегрева в телефонах, электромобилях, спутниках и даже в высокопроизводительных системах искусственного интеллекта, где накопление тепла является серьезной проблемой при проектировании. До появления этой инновации перегрев часто ограничивал срок службы батареи и надежность устройства, а чрезмерные температуры могли даже ускорить деградацию батареи. Термодиод может поддерживать комфортную температуру важных компонентов даже при интенсивном использовании или в жарких условиях.

В настоящее время термодиод существует в основном в компьютерных моделях и симуляциях, но исследователи работают над созданием реальных прототипов, чтобы доказать, что он работает за пределами лаборатории. Если она будет работать так, как ожидалось, эта технология может помочь устройствам оставаться более прохладными и безопасными, отводя тепло от чувствительных частей, повышая надежность и срок службы батареи. Это касается не только смартфонов. Электромобили, спутники и другие электронные устройства, которые борются с перегревом, также могут принести пользу. Хотя создание повседневных продуктов может занять несколько лет, этот прорыв предлагает новый многообещающий способ решения одной из наиболее распространенных инженерных проблем: избыточного тепла.