Làm mát linh kiện điện tử và kéo dài tuổi thọ thiết bị bằng graphene
Đối với các vật liệu 2 chiều thì graphene không có đối thủ nếu xét về tiềm năng ứng dụng. Một miếng graphene mỏng bằng kích thước của 1 nguyên tử nhưng lại cứng hơn cả kim cương, dẫn điện nhanh hơn silicon trong chip bán dẫn nhưng vẫn có thể được uốn cong, gập lại, dẻo như một tấm nhựa. Không dừng lại ở đó, các đặc tính vật lý của graphene tiếp tục được các giới khoa học khám phá và mới đây, họ đã phát hiện ra khả năng tản nhiệt đặc biệt của graphene với tiềm năng kéo dài đáng kể tuổi thọ máy tính và nhiều thiết bị điện tử khác.
Theo công bố của nhóm nghiên cứu quốc tế dẫn đầu bởi giáo sư Johan Liu tại đại học công nghệ Chalmers, Thụy Điển: một lớp graphene dạng lưới mỏng có thể làm giảm tối đa 25% nhiệt độ làm việc của một vi xử lý. "Phát hiện này mở ra những cơ hội để tăng thêm chức năng và tiếp tục vượt qua những giới hạn đối với các thiết bị điện tử nhỏ bé," giáo sư Liu nói.
Các hệ thống điện tử hiện đại sản sinh nhiều nhiệt khi hoạt động do nhu cầu liên tục tăng về mặt chức năng của chúng. Điều quan trọng là làm sao loại bỏ lượng nhiệt phát sinh một cách hiệu quả để duy trì tuổi thọ của hệ thống. Có một nguyên tắc ở đây là nếu nhiệt độ làm việc tăng 10 độ C thì tuổi thọ của hệ thống bị giảm xuống 1 nửa.
Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã tập trung vào việc giảm thiểu nhiệt độ trong các khu vực nhỏ nơi tập trung các linh kiện hoạt động nhiều nhất - chẳng hạn như một chip xử lý. Những linh kiện này có thể tìm thấy trong mọi thiết bị điện tử.
Nhóm nghiên cứu cho biết: "Nhiệt độ làm việc thông thường tại các điểm sinh nhiệt mà chúng tôi đã làm lạnh với graphene chênh lệch từ 55 đến 115 độ C. Chúng tôi vẫn có thể giảm thêm tối đa 13 độ nữa và điều này không chỉ cải thiện hiệu quả năng lượng mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị."
Làm mát hiệu quả là một thách thức quan trọng trong nhiều ứng dụng khác nhau, chẳng hạn như lĩnh vực điện tử ô-tô, nhà máy điện, máy tính, các trạm phát sóng vô tuyến và thậm chí là bóng đèn LED. Trong các hệ thống điện tử ô-tô, mỗi thiết bị trong hệ thống khởi động có thể tiêu tốn đến 80 W điện liên tục và chỉ mất 10 nano giây, hệ thống sẽ "đốt" 300 W. Các thiết bị chiếu sáng như đèn LED có thể tạo ra cường độ nhiệt ngang bằng với mặt trời, tối đa 600 W/cm2 do kích thước nhỏ bé của chúng.
Vì vậy, việc làm mát hiệu quả cho các thiết bị điện tử sẽ mang lại những lợi ích to lớn. Theo thống kê của EnergyStar vào năm 2006, 50% điện năng tiêu thụ của các trung tâm máy chủ dữ liệu tại Mỹ được dùng cho hệ thống làm mát.
Bên cạnh đại học Chalmers, nghiên cứu còn có sự tham gia của đại học công nghệ & khoa học Hong Kong, đại học Thượng Hải (TQ) và công ty SHT Smart High Tech AB (Thụy Điển). Chi tiết về nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Carbon.
