استخدام مادة شائعة لزيادة طاقة الإلكترونيات 740%
لقد مررنا جميعًا بتجربة ارتفاع درجة حرارة أحد أجهزتنا الإلكترونية. وغني عن القول إنه عند حدوث ذلك يصبح خطيرًا على كل من الجهاز ومحيطه. ولكن بالنظر إلى السرعة التي تعمل بها الأجهزة فهل يمكن تجنب ارتفاع درجة الحرارة؟
ابتكر باحثون في جامعتي إلينوي وكاليفورنيا مؤخرًا اختراعًا يمكن أن يبرد الإلكترونيات بشكل أكثر كفاءة من الحلول البديلة الأخرى ويسمح بزيادة 740 بالمائة في الطاقة لكل وحدة.
تُعد الكهربة أمرًا بالغ الأهمية لإزالة الكربون من المجتمع، ولكن إدارة تكثيف الطاقة المتزايد في الأنظمة الكهربائية ستتطلب تطوير تقنيات إدارة حرارية جديدة. وتتمثل إحدى الطرق في استخدام موزعات الحرارة القائمة على المعدن المتآلف والتي تقلل المقاومة الحرارية وتقلب درجات الحرارة في الأجهزة الإلكترونية. ومع ذلك فإن توصيلها الكهربائي يجعلها صعبة التنفيذ.
لذلك تم استخدام النحاس كمادة رئيسية، يغطي الجزء العلوي والسفلي والجوانب؛ ما يضمن عدم ترك أي مناطق منتجة للحرارة بدون حماية. أخيرًا يزيل الحل الجديد الحاجة إلى مادة واجهة حرارية ومشتت حراري.
وتضمن إزالة المشتت الحراري والواجهة الحرارية أيضًا أن الجهاز الذي يستخدم الحل الجديد أصغر بشكل كبير من نظرائه التقليديين. وهذا يُظهر زيادة بنسبة 740 بالمائة في الطاقة لكل وحدة حجم.
ويذكر الباحثون: “كنا نعلم أن النحاس سيبدد الحرارة بشكل فعال لأنه مستخدم بالفعل على نطاق واسع في موزعات الحرارة القياسية والمشتتات الحرارية؛ بسبب الموصلية الحرارية العالية. كان التحدي هو عزله كهربائيًا عن الإلكترونيات لمنع حدوث قصر في الدائرة. وقد فعلنا ذلك من خلال ترسيب طبقة رقيقة من البوليمر المطابق على الإلكترونيات أولاً ثم إضافة طلاء النحاس المطابق فوق النحاس”.
وأضاف الباحثون أنه تم اختبار النهج باستخدام ترانزستورات الطاقة من نيتريد الغاليوم، ونوضح أنه يمكن استخدامه في الأنظمة التي تعمل حتى 600 فولت.
يذكر أن هذه الدراسة الجديدة نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature Electronics.
