今日の電子機器を冷却するのは、デスクトップ コンピューターの背面に取り付けられたファンを作動させるほど簡単ではありません。スマートフォンから電気自動車に至るまで、あらゆるものを使用すると何らかの形で熱が発生し、最終的にはデバイスの劣化につながります。

パデュー大学機械工学教授のエイミー・マーコネット氏は、電子機器の冷却と冷却を開発するための今日の幅広い技術を研究しています。熱管理を減らすことに重点を置いたテクニック熱それが生成され、改善される可能性がありますデバイスパワーと使い方。

電子機器が効率的に機能できる温度範囲は狭いです。テクノロジーが進化し続ける時代においては、たとえナノスケール レベルであっても、デバイスを冷却状態に保つためのさまざまな方法があります。

「半導体側では、電子機器をより高い電力で動作させるために、熱管理の改善を主に検討しています」とマーコネット氏は述べた。「ウェアラブルエレクトロニクスでは、常に人と直接接触しているため、または使用中に高温になるため、より厳密な温度管理が必要です。」

この要件により、デバイスに追加の重量や製造コストを追加することなく、システム内の熱を熱が蓄積している場所からより適切に移動できる材料を研究する必要がありました。

マルコネットは言った相変化材料彼女が研究を進めている選択肢の 1 つです。この材料は、条件に応じて、溶融または固化の間の移行中に熱を吸収または放出することによって熱管理を行います。それらはまた、パワーエレクトロニクス電気自動車で。

「つまり、たとえば VR (仮想現実) ゴーグルを使用しているときに、材料を溶かすことができます」と彼女は言いました。「その後、ゴーグルを充電しているとき、または一晩中ゴーグルが固まり、翌日にはより高い強度でデバイスを使用できるようになります。」

相変化材料は溶融することで発生する熱を吸収し、再び固化すると熱を放出します。Marconnet は最近、システムをコンパクトでありながら効果的に保つために、チップ内の相変化材料として金属合金を使用することを研究しました。この研究は、マルコネの大学院生であるメガビン・バタサナによって主導されました。

Marconnet は、サーマル グリースに関する以前の論文を発表しています。サーマル グリースは、シリコン チップとシステム内の熱拡散コンポーネントの間に置かれるペースト状の材料です。

サーマル グリースは最終的にチップと他のコンポーネントの間の領域から「汲み出され」、コンピューターなどのデバイスのパフォーマンスの低下を引き起こします。

「私たちは現在、システムの実際の使用を1年以上待たずに、どの材料の性能が良く、どの材料の性能が低いかを特定するための迅速なテスト方法を見つけ出そうとしているところです」とMarconnet氏は述べた。

熱管理では、特に電気自動車においてより高速な充電の需要が高まる中、バッテリーが熱の蓄積にどのような役割を果たしているかも調査します。

Marconnet は、デバイスのバッテリーの充電による熱の蓄積を白熱電球の光と比較しました。電球からは有用な光が得られますが、熱も持ちます。バッテリーを充電すると、有効な電力も得られますが、バッテリーの電気化学反応によって熱が発生します。そのため、電力の一部はバッテリーを充電する化学反応に使用されますが、電力の別の部分はデバイス内の熱として無駄に消費されるだけです。

マルコネット氏と機械工学部教授のシューリン・ルアン氏はすでに、蓄積する熱を分散し、低温に対する断熱効果を発揮する圧縮性フォームを作成することで、機器の寿命を延ばすことに取り組んでいる。Purdue Innovates Office of Technology Commercialization が特許を申請しました。

相変化材料に関する Marconnet の研究に関する 2 つの新しい論文が提出され、審査中です。