新型熱材料可大幅降低數(shù)據(jù)中心的冷卻需求

滿足全球數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求成本高昂，但一種新材料可以顯著改善我們數(shù)據(jù)中心的冷卻效果，同時(shí)使我們的家用和企業(yè)電子產(chǎn)品更加節(jié)能。

目前，通常部署笨重且能源密集型的冷卻解決方案來(lái)冷卻保存我們數(shù)據(jù)的硬件，加起來(lái)約 40%數(shù)據(jù)中心的整體能源使用量（每年約 8 太瓦時(shí)）。

來(lái)自中國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校和四川大學(xué)的團(tuán)隊(duì)估計(jì)這 8 太瓦時(shí)中約有 13% 可以被新的有機(jī)發(fā)電量削減熱界面材料（蒂姆）。

TIM 大大提高了熱量從有源電子元件中帶走并引導(dǎo)到散熱器中以供空氣或水帶走的速度。

這反過(guò)來(lái)意味著對(duì)主動(dòng)冷卻技術(shù)（包括風(fēng)扇和液體冷卻）的需求降低。

“能源密集型數(shù)據(jù)中心和其他大型電子系統(tǒng)的冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的功耗正在飆升?！?a>說(shuō)來(lái)自德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的材料科學(xué)家 Guihua Yu。

“這種趨勢(shì)不會(huì)很快消散，因此開(kāi)發(fā)新方法（例如我們創(chuàng)造的材料）以高效和可持續(xù)地冷卻以千瓦級(jí)甚至更高功率運(yùn)行的設(shè)備至關(guān)重要?！?/p>

這里開(kāi)發(fā)的 TIM 是液態(tài)金屬的膠體混合物加林斯坦和粒子氮化鋁，以一種產(chǎn)生梯度界面的方式組合在一起，該界面有助于熱量通過(guò)，兩種物質(zhì)之間沒(méi)有任何硬邊界。

在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置中，與領(lǐng)先的導(dǎo)熱硅脂相比，TIM 能夠?qū)㈦娮釉科椒嚼迕装踩珎鬟f的熱量增加一倍，同時(shí)還能降低元件的整體溫度。

該設(shè)置使用了冷卻泵，這是一種常見(jiàn)的過(guò)熱保護(hù)措施，TIM 將泵的能耗降低了 65%。這只是一個(gè)小規(guī)模的例子，但它顯示了材料的傳熱潛力。

“這一突破使我們更接近實(shí)現(xiàn)理論預(yù)測(cè)的理想性能，為大功率電子產(chǎn)品提供更可持續(xù)的冷卻解決方案。”說(shuō)Kai Wu，來(lái)自四川大學(xué)。

下一步是讓材料在更大的系統(tǒng)和更廣泛的場(chǎng)景中工作，研究人員已經(jīng)通過(guò)與數(shù)據(jù)中心提供商合作來(lái)做到這一點(diǎn)。

分析師預(yù)計(jì) 2028 年數(shù)據(jù)中心的用電量成為雙倍2023 年的情況，主要是由于不斷增長(zhǎng)的需求人工智能模型。這帶來(lái)了一個(gè)真正的能源需求問(wèn)題——科學(xué)家們正在努力解決的問(wèn)題。

“我們的材料可以在從數(shù)據(jù)中心到航空航天的能源密集型應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)冷卻，為更高效、更環(huán)保的技術(shù)鋪平道路。”說(shuō)吳語(yǔ)。

該研究已發(fā)表在自然納米技術(shù).

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