Các nhà nghiên cứu tại Đại học Houston phát triển một phương pháp mới, hệ thống tản nhiệt dạng diode, để làm cho nhiệt chỉ truyền theo một hướng, mang lại khả năng kiểm soát nhiệt độ thiết bị chưa từng có. Kỹ thuật này, được gọi là chỉnh lưu nhiệt, có thể kéo dài tuổi thọ pin trong các thiết bị điện tử, xe điện, thậm chí cải thiện hiệu quả của trung tâm dữ liệu AI.
Công nghệ mới này cung cấp cho các kỹ sư một cách mới để kiểm soát nhiệt bức xạ với độ chính xác tương tự như cách các diode điện tử kiểm soát dòng điện, điều này có nghĩa là pin sẽ bền hơn cho điện thoại di động, xe điện, thậm chí cả vệ tinh. Nó cũng có tiềm năng thay đổi cách tiếp cận của chúng ta đối với các trung tâm dữ liệu AI.
Đây sẽ là công nghệ rất hữu ích cho việc quản lý nhiệt và xây dựng hệ thống logic cho dòng nhiệt bức xạ, Bo Zhao, trợ lý giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ, cho biết. Ví dụ, bạn có thể giữ pin điện thoại di động ở nhiệt độ thoải mái mà không làm nó quá nóng, đặc biệt là khi sử dụng trong môi trường rất nóng.
Công nghệ này hoạt động như diode dẫn nhiệt, đẩy dòng nhiệt truyền về phía trước, đồng thời ngăn hoàn toàn dòng nhiệt theo hướng ngược lại. Điều này giải quyết một vấn đề lớn ở các thiết bị điện tử, xe cộ và hệ thống năng lượng khi hoạt động ở cường độ cao, nơi nhiệt thường lan truyền theo mọi hướng, gây hiện tượng quá nhiệt và làm giảm hiệu suất.
Nhóm nghiên cứu đã thực hiện điều này bằng cách sử dụng vật liệu bán dẫn đặt dưới từ trường, làm thay đổi cách năng lượng di chuyển ở cấp độ vi mô. Kết quả là khả năng kiểm soát chính xác nhiệt bức xạ, một bước tiến trong quản lý nhiệt độ ở những môi trường có ứng suất cao.
Ngoài việc kiểm soát trực tiếp sự truyền nhiệt, nhóm nghiên cứu đang phát triển một thiết bị gọi là bộ tuần hoàn, đẩy nhiệt bức xạ theo một vòng khép kín liên tục chỉ theo một hướng. Điều này có thể cải thiện các công nghệ năng lượng thế hệ tiếp theo dựa trên sự truyền nhiệt bức xạ.
Trong một nghiên cứu bổ sung, nhóm nghiên cứu chứng minh nguyên lý tương tự có thể tạo ra độ dẫn nhiệt bất đối xứng trong vật liệu và cho phép điều chỉnh nhiệt dẫn. Nghiên cứu này thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thiết bị điện tử hàng ngày, cung cấp giải pháp tiềm năng cho nhiệt dẫn sinh ra bởi vi mạch và pin hiệu suất cao.
Nhóm nghiên cứu kỳ vọng công nghệ này có tiềm năng ứng dụng trong các hệ thống không gian, nơi các thiết bị điện tử vệ tinh phải luôn được làm mát bất chấp việc liên tục tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Nó sẽ cho phép nhiệt từ các thiết bị điện tử thoát ra ngoài, đồng thời ngăn nhiệt từ bên ngoài thâm nhập, từ đó cải thiện độ tin cậy và giảm nguy cơ quá nhiệt.
Nhóm nghiên cứu cũng cho rằng phần cứng AI ở các trung tâm dữ liệu, vốn tạo ra lượng nhiệt đáng kể, nơi việc tản nhiệt thường trở nên khó khăn, cũng có thể áp dụng từ phương pháp này. Công nghệ này có thể giúp điều chỉnh nhiệt độ trong phần cứng AI, giúp các trung tâm dữ liệu AI trong tương lai hoạt động hiệu quả và ổn định hơn.
Cho đến nay, các khái niệm này đã được chứng minh về mặt lý thuyết. Nhóm nghiên cứu đặt mục tiêu phát triển các nền tảng thử nghiệm để chứng minh đổi mới này trong thực tế. Khi được phát triển, công nghệ này có thể có tác động quan trọng đối với lĩnh vực điện tử, xe điện và hệ thống năng lượng. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Physical Review Research.
