Køler elektronik effektivt med grafenforstærkede varmerør

Forskere ved Chalmers Tekniske Universitet, Sverige, har fundet ud af, at grafenbaserede varmerør kan hjælpe med at løse problemerne med køleelektronik og strømsystemer, der bruges i flyelektronik, datacentre og anden kraftelektronik.

"Varme rør er et af de mest effektive værktøjer til dette formål, på grund af deres høje effektivitet og unikke evne til at overføre varme over en stor afstand, " siger Johan Liu, Professor i elektronikproduktion, ved Institut for Mikroteknologi og Nanovidenskab på Chalmers.

Resultaterne, som også involverede forskere i Kina og Italien, blev for nylig offentliggjort i open access-tidsskriftet Nano Select .

Elektronik og datacentre skal køles effektivt for at kunne fungere korrekt. Grafenforstærkede varmerør kan løse disse problemer. I øjeblikket, varmerør er normalt lavet af kobber, aluminium eller deres legeringer. På grund af disse materialers relativt høje tæthed og begrænsede varmetransmissionskapacitet, varmerør står over for alvorlige udfordringer i fremtidens strømenheder og datacentre.

Store datacentre, der leverer, for eksempel, digitale banktjenester og videostreaming-websteder, er ekstremt energikrævende, og en miljøsynder med større emissioner end luftfartsindustrien. Det er derfor afgørende at reducere denne industris klimaaftryk. Forskernes opdagelser her kunne yde et væsentligt energieffektivt bidrag til disse datacentre, og også i andre applikationer.

Det grafenforstærkede varmerør udviser en specifik termisk overførselskoefficient, som er omkring 3,5 gange bedre end kobberbaseret varmerør. De nye resultater baner vejen for brug af grafenforstærkede varmerør i lette og store køleapplikationer, som krævet i mange applikationer såsom flyelektronik, bilelektronik, bærbare computere, håndsæt, datacentre samt rumelektronik.

De grafenforstærkede varmerør er lavet af grafensamlede film med høj termisk ledningsevne assisteret med kulfiberflettede indvendige overflader. Forskerne testede rør med en ydre diameter på 6 mm og en længde på 150 mm. De viser store fordele og potentiale for køling af en række forskellige elektronik- og strømsystemer, især hvor lav vægt og høj korrosionsbestandighed er påkrævet.

"Kondensatordelen, den kolde del af det grafenforstærkede varmerør, kan erstattes af en køleplade eller en ventilator for at gøre kølingen endnu mere effektiv, når den anvendes i et rigtigt tilfælde, " forklarer Ya Liu, Ph.D. Studerende ved Elektronikmateriale- og Systemlaboratoriet på Chalmers.