Учёные Новгородского государственного университета (НовГУ) разработали новый способ охлаждения электроники. Разработка функционирует при тряске, наклонах и предназначена для бортовых компьютеров самолётов, дронов, поездов и ноутбуков. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда.
Основная проблема классических тепловых труб — это требование постоянного нахождения зоны конденсации выше зоны испарения. Такое ограничение несущественно для стационарных приборов, но критично для аппаратуры на транспортных средствах, где невозможно гарантировать строгое положение в пространстве.
Учёные НовГУ предложили присоединить к тепловой трубе насос, работающий на основе электроосмоса. Это явление позволяет жидкости проходить через пористые структуры под воздействием электрического тока.
Миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры приводит к высокому удельному энерговыделению, требующему применения систем принудительного охлаждения. Одним из методов теплоотвода исследователи называют тепловые трубы. В НовГУ пояснили, что труба представляет собой герметичный корпус из теплопроводящего материала с фитилём внутри, заполненный жидким теплоносителем. Нагреваясь в зоне испарения, жидкость превращается в пар, который перемещается в зону конденсации, где остывает и возвращается обратно.
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.
Доцент кафедры проектирования и технологии радиоаппаратуры НовГУ Юрий Килиба рассказал, что традиционные системы охлаждения могли работать только в строго определённом положении. Новая технология позволяет системам функционировать в любой пространственной ориентации. В основе разработки лежит новый принцип работы тепловых труб, где теплообмен осуществляется за счёт электроосмоса. Ключевым преимуществом является возможность применения в движущейся и переносной технике, что решает основную проблему тепловых труб.
