ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД, 16 ноября. /ТАСС/. Ученые Новгородского государственного университета разработали новый способ охлаждения электроники, который функционирует при тряске и наклонах. Разработка предназначена для бортовых компьютеров самолетов, дронов, поездов и ноутбуков, рассказал ТАСС один из авторов разработки, доцент кафедры проектирования и технологии радиоаппаратуры НовГУ Юрий Килиба.
"Традиционные системы охлаждения могли работать только в строго определенном положении, тогда как новая технология позволяет им функционировать в любой пространственной ориентации. В основе разработки лежит новый принцип работы тепловых труб, где теплообмен осуществляется за счет электроосмоса. Ключевым преимуществом является возможность применения в движущейся и переносной технике, что решает основную проблему тепловых труб", - пояснил Килиба.
Принцип работы
Миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры приводит к высокому удельному энерговыделению, требующему применения систем принудительного охлаждения. Одним из методов теплоотвода являются тепловые трубы. Как пояснил Килиба, труба представляет собой герметичный корпус из теплопроводящего материала с фитилем внутри, заполненный жидким теплоносителем. Нагреваясь в зоне испарения, жидкость превращается в пар, который перемещается в зону конденсации, где остывает и возвращается обратно.
Основной проблемой классических тепловых труб является требование постоянного нахождения зоны конденсации выше зоны испарения. Это ограничение несущественно для стационарных приборов, но критично для аппаратуры на транспортных средствах, где невозможно гарантировать строгое положение в пространстве. Решение, предложенное учеными НовГУ, заключается в присоединении к тепловой трубе насоса, работающего на основе электроосмоса. Это явление позволяет жидкости проходить через пористые структуры под воздействием электрического тока.
Как рассказал Юрий Килиба, исследователи создали модель насоса из двух электродов и пористого полипропилена. При наклоне трубы в нерабочее положение электроосмотический насос обеспечивает подачу жидкости в нагретую зону, поддерживая циркуляцию теплоносителя. Напряжение может подаваться на насос постоянно, что исключает необходимость отслеживания положения тепловой трубы. При отсутствии жидкости в пористом материале потребление тока не происходит. Конструкция насоса не имеет движущихся частей, что обеспечивает его долговечность и позволяет использовать недорогие материалы.
В перспективе планируется усовершенствовать разработку, объединив тепловые трубы с электроосмотическим насосом с кольцевой системой охлаждения. В этой системе будут предусмотрены отдельные трубки для жидкости и пара, а специальная структура в испарителе и конденсаторе увеличит площадь поверхности для ускорения процессов испарения и конденсации. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда. Обзор разработки подготовлен при грантовой поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.