Тепловой диод — первый шаг к компьютерам, работающим на тепле вместо электричества - «Технологии»

В Intel научились отводить избыточное тепло в дата-центрах при помощи теплой воды, в Lockheed Martin осваивают микро-капельное охлаждение микросхем изнутри, а Microsoft просто призывает на помощь Мировой океан. По некоторым данным, 60 % всей энергии для работы вычислительных систем пропадает напрасно, превращаясь в паразитное тепло, от которого нужно избавляться.

Команда ученых из Университета Небраски-Линкольна попробовала создать термодиод, который не только сам избавляется от лишнего тепла, но и использует его в качестве основного принципа работы.

Тепло – враг компьютера, ведь физические процессы функционирования диодов сбоят при повышении температуры. А растет она из-за активной работы самих диодов, что приводит к парадоксальной ситуации. Мы тратим энергию, чтобы разогнать и невольно разогреть систему, а потом ищем способы ее охладить, снова расходуем ресурсы.

Новый элемент состоит из фиксированной пластины охладителя и подвижной нагревателя. Система саморегулируемая – чем больше нагревается одна часть, тем ближе она подходит к другой, чтобы максимизировать передачу тепла. И наоборот, что позволяет отводить избытки без применения активных внешних устройств. Пока что коэффициент невелик, теплопередача достигает всего 11%, но зато система успешно работает при температуре в 257 ºC.

Расчеты указывают, что термодиодам по силу выдержать и 327 ºC, и даже 700 ºC. Вот и готовая основа для микросхемы, которую можно ставить на исследовательский корабль для атмосферы Венеры, с ее перегретой и плотной атмосферой. Или горячих недр нашей Земли, правда, нужно еще адаптировать для такого пекла прочие части компьютера, помимо чипов. Поэтому более перспективной выглядит идея рекуперации энергии, когда тепло от ПК поступает сразу в общий контур «умного дома», без монтажа дополнительных систем.

Термодиоды – технология экспериментальная, пока что ученые создали лишь один из элементов, для которых существенный нагрев не является принципиальной помехой в работе. Предстоит еще масса усилий, прежде чем удастся разработать полноценный компьютер, работающий на другом физическом принципе, используя тепло вместо электричества.Источник — University of Nebraska-Lincoln