Предложен новый эффективный метод охлаждения электроники

Ученые из Китая и США разработали гидрогель, который может охлаждать электронику, такую как батареи сотового телефона, и преобразовывать выработанное им тепло в электричество. Об этом авторы рассказали в журнале Nano Letters.

Некоторые компоненты электронных устройств, включая батареи, светодиоды и компьютерные микропроцессоры, создают очень много тепла во время работы. Эти тепловые потери описываются законом Джоуля — Ленца и объясняются сопротивлением материалов, по которым течет электрический ток. Перегрев может снизить эффективность, надежность и срок службы устройств. Кроме того, это явление расходует значительную часть энергии впустую, если учесть также то, что для охлаждения, например, компьютеров используются кулеры, которые тоже требуют электричество для работы.

Исследователи из Уханьского и Калифорнийского университетов в новой работе продемонстрировали «умный» термогальванический гидрогель, который смог преобразовать избыточное тепло в электричество, понизив при этом рабочую температуру электронного прибора. До сих пор ученым удавалось создавать устройства, которые способны делать что-то одно — либо забирать часть тепла, практически не снижая температуру, либо охлаждать устройство, не вырабатывая энергии.

Новый гидрогель состоит из полиакриламидного каркаса, внутри которого заключены молекулы воды и два вида ионов — гексацианоферрат-анионы с зарядами 3- и 4-. При повышении температуры гидрогеля внутри него два аниона начинали переносить электроны между электродами, генерируя электричество. Тем временем вода внутри гидрогеля испарялась, охлаждая его.

После использования этот материал можно легко регенерировать — он может поглощать воду прямо из окружающего воздуха. Чтобы продемонстрировать работоспособность нового материала, исследователи прикрепили его к батарее сотового телефона во время быстрого разряда. Часть отработанного тепла была преобразована в 5 мкВт электроэнергии, и температура батареи снизилась на 20 °C. Пониженная рабочая температура позволяет аккумуляторной батарее работать безопасно, а собранной электроэнергии достаточно для мониторинга ее состояния и управления системой охлаждения.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.