800 watt per centimetro quadrato: la nuova tecnologia che manda in pensione i dissipatori

Un gruppo di ingegneri dell'Università della California, San Diego, ha sviluppato una tecnologia di raffreddamento innovativa che potrebbe ridurre in modo significativo il consumo energetico dei datacenter e di altri dispositivi elettronici ad alte prestazioni. Si tratta di una membrana in fibra, ingegnerizzata per rimuovere passivamente il calore tramite evaporazione, offrendo una soluzione alternativa ai tradizionali sistemi di raffreddamento basati su ventole, dissipatori di calore o pompe a liquido.

Lo studio, pubblicato il 13 giugno sulla rivista Joule, arriva in un momento in cui la crescita di intelligenza artificiale e cloud computing sta spingendo i datacenter verso nuovi record di consumo energetico, gran parte del quale destinato proprio al raffreddamento. Secondo le stime, fino al 40% dell'energia totale di un datacenter è oggi impiegato per dissipare calore, una percentuale destinata ad aumentare se non verranno introdotte soluzioni più efficienti.

La tecnologia proposta utilizza una membrana in fibra a basso costo, dotata di una rete di pori interconnessi in grado di assorbire il liquido refrigerante attraverso l'azione capillare. Il calore viene quindi dissipato quando il liquido evapora, senza necessità di energia supplementare. La membrana viene collocata sopra microcanali integrati nei componenti elettronici, dai quali assorbe il liquido da evaporare, garantendo un raffreddamento efficiente e continuo.

"Rispetto ai sistemi tradizionali, il raffreddamento per evaporazione consente di dissipare flussi di calore più elevati con minori consumi energetici", ha spiegato Renkun Chen, professore del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale presso la UC San Diego, che ha coordinato il progetto insieme ai colleghi Shengqiang Cai e Abhishek Saha.

Membrane simili sono già utilizzate in ambito filtrazione, ma questa è la prima volta che la loro struttura viene sfruttata per il raffreddamento evaporativo. Uno dei principali ostacoli era il dimensionamento dei pori: se troppo piccoli, tendono a ostruirsi; se troppo grandi, possono generare fenomeni di ebollizione indesiderata. Il team ha risolto il problema progettando pori con le dimensioni ottimali, che evitano entrambe le problematiche.

I test effettuati hanno mostrato prestazioni di raffreddamento da record, con la capacità di gestire flussi termici superiori a 800 watt per centimetro quadrato, una delle più alte mai registrate per questa categoria di sistemi. Inoltre, il sistema ha dimostrato stabilità operativa su intervalli prolungati.

Chen sottolinea che le prestazioni osservate sono ancora lontane dal potenziale teorico del sistema. I ricercatori stanno ora lavorando all'integrazione della membrana in prototipi di "cold plate", componenti piatti destinati al raffreddamento diretto di CPU e GPU. In parallelo, è in corso la fondazione di una startup per portare questa tecnologia sul mercato.