Современная электроника всё сильнее упирается в проблему охлаждения микрочипов. Без эффективного теплоотвода невозможно развитие технологий — от смартфонов до систем искусственного интеллекта. Российские учёные предложили решение, которое может изменить ситуацию.

Исследователи Томского политехнического университета совместно с коллегами из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН разработали новый подход к созданию теплопередающих поверхностей для охлаждения микрочипов — ключевых элементов современной электроники.

Проблема давно известна. Без эффективного теплоотвода невозможно развитие суперкомпьютеров, робототехники и беспилотных автомобилей. Существующие однофазные системы охлаждения справляются с тепловыми потоками только до 100 Вт/см², тогда как современная силовая электроника требует гораздо более высоких значений.

Одним из перспективных решений считаются двухфазные системы капельного орошения. В них охлаждающая жидкость испаряется прямо на поверхности чипа. Но для того чтобы такая система работала эффективно, необходимо точно управлять движением капель: направлять их в зоны наибольшего перегрева и контролировать процесс испарения.

Именно эту задачу и решили учёные. С помощью лазера они создали на поверхности металла особую структуру, а затем сделали разные участки поверхности с разными свойствами — одни отталкивают жидкость, другие, наоборот, притягивают её. Такой контраст позволил поверхности самостоятельно «перераспределять» капли, притягивая их именно туда, где требуется максимальное охлаждение.

Оказалось, что такие поверхности отводят тепло в шесть раз лучше обычных. А при умеренном нагреве эффективность охлаждения возрастает до двадцати раз.

Полученные данные могут стать основой для адаптивных систем охлаждения нового поколения, которые позволят процессорам будущего работать быстрее без риска перегрева.