"Nano-Blitze" zur Prozessorkühlung
Springende elektrische Ladungen könnten Mikrochips in Zukunft ionisierte Luft zufächeln und die herkömmlichen klobigen und lauten Prozessorkühler damit ersetzen.
Laut den Wissenschaftlern der Purdue University in Lafayette [US-Bundesstaat Indiana] könnte ihre zum Patent angemeldete Technologie direkt in den Kühlkörper der Mikroprozessoren integriert werden und so ein schnelleres, kleineres und leiseres Kühlungszeitalter in Computern einläuten.
Derzeit wird die Hitze des Stroms im Mikrochips über eine metallische Senke absorbiert und mit mechanischen Ventilatoren gekühlt.
Doch mit der zunehmenden Miniaturisierung der Chips und gleichzeitigen Leistungssteigerung schaffen es die Lüfter kaum, die Chips genügend zu kühlen.
"Die Hitzeentwicklung ist der Faktor, der die Größe von Notebooks bestimmt", so Dan Schlitz von der Purdue University.
Dan SchlitzPolster aus stehender Luft
Daher arbeiten die Forscher seit langem an Alternativen wie piezoelektrischen Lüftern und kleinen Kaltwasserpumpen. Doch noch halten sich dabei Vor- und Nachteile die Waage. Während Luft dem Wasser vorzuziehen ist, da sie kein Extrabehältnis benötigt, punktet Wasser durch die schnelle Aufnahme und Abgabe von Hitze.
Die Purdue-Technologie ist das erste luftbasierte System, das eine ähnliche Kühlrate wie Wasser bietet - 40 Watt pro Quadratzentimeter.
Das Geheimnis der Technologie ist, dass die Luftströmung direkt am Kühlkörper erzeugt wird. Indem sie von einem Ventilator heruntergeblasen wird, wird eine Art Polster aus stehender Luft erzeugt, der die Wärmezerstreuung verhindert.
Doch das neue System besteht aus 300 Elektroden, welche die Luft ionisieren und die einzelnen Moleküle über die Oberfläche pumpen.
Suresh GarimellaAuf einer Seite des Geräts sind dabei negativ geladene Elektroden und lange Carbon-Nanoröhrchen zur Konzentration des elektrischen Feldes.
Wird der Strom eingeschaltet, springen die Elektronen die zehn Mikrometer von den negativen zu den postitiven Elektroden. Das erzeugt eine Wolke von positiv geladenen Ionen. Das Phänomen ähnelt einem Blitz, geschieht aber bei wesentlich weniger Spannung, auch Funken werden nicht erzeugt.
Die Wolke aus postitiven Ionen treibt dann Richtung einer negativen Elektrode, doch bevor sie dort ankommt, ist die Spannung zu einer anderen Elektrode an einer anderen Position gewechselt. Auf diesem Weg wird die positiv geladene Wolke über die Oberfläche gezogen und nimmt die Wärme dabei mit.
Die Effizienz, mit der die Spannung in Elektronen umgewandelt wird, ist bisher nicht bekannt. Doch übrig gebliebene Spannung würde in Hitze umgewandelt werden und den Kühleffekt mindern. Das System hat in Tests bereits erfolgreich warme metallische Oberflächen gekühlt, in einen Computerchip integriert wurde es bisher aber noch nicht.
Details bei der Purdue University