محققان دانشگاه روتجرز راهی موثر برای خنک کردن چیپ های کوچک به وسیله گرافین کشف کرده‌اند، مشکلی که گریبانگیر دستگاه های الکترونیکی با میلیارد ها ترانزیستور است!
اوا وای میگوید :
گرافین بسیار نازک است و به راحتی در میان بقیه اجزای چیپ ها گنجانده می‌شود و میتوان آن را کوچک و مینیاتوری کرد تا قسمتی که در چیپ ست گرما تولید میکند را خنک کند. این راه حل هیچ قطعه ی محرکی را شامل نمی‌شود و انتخاب مناسبی برای پایین اوردن دما است!
گرمای اضافی تولیدی توسط اجزای دستگاه های الکترونیکی با پردازشگر های قوی تر بیشتر است؛ از این نظر بسیار ضروری است تا این گرمای اضافی را مدیریت کنیم و از پیامد های زیان بار آن دوری کنیم .این مشکل در دستگاه های کوچکتر نظیر لب تاب ها تبلت ها یا … بیشتر به چشم می‌آید، از این نظر که قطعات آن ها فشرده تر است و فضای کافی برای عبور گرما وجود ندارد.اگر که یک قطعه بر اثر گرما آسیب ببیند، امکان آسیب دیدگی قطعات مجاور نیز وجود دارد. در مواردی حتی ممکن است شاهد آتش گرفتن دستگاه باشیم . پس طبیعی است که درباره آن وسواس به خرج دهیم؛ و قاطعانه در صدد حل این مشکل باشیم!
مطابق با مقالات دانشگاه روتجرز که به تازگی در Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده محققان ثابت کردند، که استفاده از لایه شفاف و نازکی از ترکیب گرافین با کریستال نیترید بور قدرتمند تر و موثرتر از سایر مکانیسم های پیشنهادی برای کاهش گرمای اضافی است!
اندری گفت:
ما موفق شدیم روشی پیدا کنیم،که دوبرابر کارآمد تر از خنک کننده های ترمو الکتریک قبلی است!
گرافین نقش مهمی دارد.این ماده از یک لایه نازک گرافیت به ضخامت یک اتم تشکیل شده‌است. همچنین گرافین رسانای الکتریسیته بهتری نسبت به مس است . نسبت استحکام استیل به گرافین یک به صد اندازه گیری شده و این ماده گرما را بهتر پخش میکند.
اگر بخواهیم از گرافین برای خنک کردن سیستم استفاده کنیم، باید آن را روی دستگاهی که از نیترید بور ساخته شده به کار ببریم.سیلیکن دی اکسید –ماده اصلی مرسوم سازنده چیپ ست ها- از آنجایی که الکترون ها را متفرق میکند ؛مانع کارایی گرافین می‌شود.( حتما میدانید که الکترون ها گرما را حمل میکنند! )
در کامپیوتر های کوچک یا چیپ ست های اسمارتفون ها میلیارد ها ترانزیستور وجود دارد ،که خود آنها فارق از سایر قسمت ها گرمای زیادی تولید میکنند.دمای بالا عملکرد ترانزیستور ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
یکی از روش های خنک کردن دستگاه ها تعبیه فن های کوچک در آن است! اما کارایی فن ها با سایر روش ها قابل مقایسه نیست و نسل آنها در حال انقراض است! از آب هم برای خنک کردن سیستم استفاده می‌شود، ایسوس در لب تاب سری گیمینگ Asus ROG GX700 خود برای خنک کردن دستگاه از اب استفاده میکند. مشخصا این دستگاه محدودیت هایی را برای کاربران فراهم کرده ، از جمله اینکه نمی‌توانید با مخزن اب آنرا حمل کنید! ولی این روش بسیار پیچیده است و در صورت وجود نشتی ممکن است، دستگاه الکترونیکی شما آسیب جدی ببیند.
سیستم کار ترموالکتریک مشابه زمانی است که، می‌خواهید آب گرم وان را با آب سرد مخلوط کنید. بدیهی است که اگر اجازه بدهیم این فرایند به صورت طبیعی صورت بگیرد، زمان زیادی طول می‌کشد ،تا دمای آب متعادل شود. اما اگر در فرایند طبیعی آن دخالت کنیم و با دست آب را مخلوط کنیم ،مشخصا دمای آب زودتر متعادل می شود. این روش به نام همرفت معروف است.
پروسه مشابه ای در کامپیوتر ها و چیپ ست های اسمارتفون ها صورت می‌گیرد. شما می‌توانید، تکه ای سیم از جنس مس را به کامپیوتر یا گوشی خود وصل کنید؛ تا شاهد انتقال گرما بدون مقاومت باشید!
حالا قطعه فلزی تصور کنید که دوسر گرم وسرد دارد. اتم ها و الکترون ها در قسمت گرم فلز با سرعت و انرژی حرکت میکنند، ودر قسمت سرد تنبل هستند . گروه تحقیق اندری به فلز ولتاژی متصل کردند که در نتیجه آن الکترون های قسمت سرد را به قسمت گرم می‌فرستد و بر عکس. مشابه کاری که در مثال وان با آب درون آن کردیم ، الکترون ها را تحریک می‌کنیم، تا گرما را به صورت کارآمد تری نسبت به روش های قبلی منتقل کنند. تمام اینها گرافین را به خنک کننده عالی تبدیل کرده‌است.
صنعت الکترونیک حرکتی رو به جلو دارد.محققان در حال تلاش برای ترکیب این نوع از خنک کننده ها هستند. گرافین بدلیل قیمت ارزان ، ضخامت کم و قدرت زیاد انتخاب مناسبی محسوب می‌شود!
