Алмазные наномембраны выручили электронику и зарядку литиевых батарей
Немецкие и американские ученые предложили способ, позволяющий быстро снизить нагрев электронной техники, а также в несколько раз ускорить зарядку аккумуляторов. Таких впечатляющих результатов исследователи добились с помощью одного-единственного нововведения.
Вся цифровая электроника выделяет тепло благодаря работе транзисторов, которые играют роль переключателя, останавливают электрический ток или позволяют ему течь. Иными словами тепло — побочный продукт выработки энергии. Если не избавиться от «лишнего» тепла, устройство может перегреться и выйти из строя. Поэтому компоненты электроники нуждаются в системах охлаждения, которые зачастую представлены радиаторами. Обычно их производят из медных и алюминиевых пластин, обладающих высокой теплопроводностью.
Однако у этих металлов есть большая проблема. Они хорошие проводники электричества. Чтобы снизить их электропроводность, между металлом и компонентом делают электроизолирующий оксидный или нитридный тонкий слой. Но и здесь есть свой недостаток — плохая проводимость тепла.
Ученые уже давно пытаются найти материал на замену промежуточного слоя, который бы обладал хорошей теплопроводностью. Это получилось сделать у группы физиков под руководством Маттиаса Мюле (Matthias Mühle) из крупнейшего европейского объединения институтов прикладных исследований Общество Фраунгофера, а также их коллег из США. Палочкой-выручалочкой стал алмаз.
Алмазные теплоотводы только начинают находить применение в изделиях электроники. Их главный плюс — они обладают способностью рассеяния намного большей удельной тепловой мощности, чем у обычных теплоотводящих материалов. Но алмазные теплоотводы имеют толщину более двух миллиметров, поэтому их сложно установить на маленькие электронные компоненты.
Мюле и его команда разработала гибкие наномембраны из синтетических алмазов, которые тоньше человеческого волоса (толщина меньше микрометра). По словам разработчиков, их материал можно встроить практически в любые электронные компоненты, он сможет осторожно нагревать элементы до 80 градусов по Цельсию.
Физики отметили, что их гибкие электроизолирующие наномембраны могут снизить тепловую нагрузку электронных компонентов в 10 раз, что, конечно же, повысит энергоэффективность и срок службы не только самих компонентов, но и всего устройства, в котором они содержатся. Еще одно преимущество таких наномембран — при использовании в зарядных станциях, например, для электромобилей, они могут увеличить скорость зарядки в пять раз.
«Пока что наша главная цель — электромобили. Расчеты показывают, что эти наномембраны можно использовать для охлаждения энергетической электроники, связанной с преобразованием электрической энергии», — пояснил Мюле.
Ученые уже подали заявление на получение патента и в ближайшее время приступят к прикладным исследованиям: испытают алмазные наномембраны в электромобилях и телекоммуникационных системах. В случае успешных испытаний разработчики планируют наладить промышленное производство своих охлаждающих изделий.
Telegram 
Дзен 
VK Если достаточно развитая цивилизация может отправлять к звездам не колонистов, а крошечные автономные зонды с ИИ, роботами и архивами знаний, то молчание Вселенной становится еще более странным. Возможно, развитые цивилизации не строят космические империи и не окружают звезды мегаструктурами, а расселяются по Галактике тихо — с помощью малозаметных автоматических систем.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Современные люди проводят днем неподвижно столько же времени, сколько и охотники-собиратели. Но делают это сидя, а не на корточках, как их предки. Физиология человека не адаптирована к сидению, а физические возможности цивилизованных людей — к длительному пребыванию на корточках. Теперь исследователи рассчитали часть цены, которую мы платим за проблему длительного сидения.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии