Dissipatori di calore, rivestirli con idrogel potrebbe migliorare il raffreddamento passivo

Uno studio pubblicato su Cell Reports Physical Science, svolto da un team dell'Università della California, suggerisce che rivestire gli heatsink con idrogel potrebbe restituire importanti vantaggi quando si tratta di raffreddare passivamente l'elettronica.

Nel paper, gli scienziati affermano di aver messo a punto una Moisture Thermal Battery (MTB) a base idrogel per la gestione termica passiva di un FET da 100W e una CPU Core i5-4570 da 80W. I risultati dei test appaiono incoraggianti, con la MTB che ha permesso alla CPU di raggiungere temperature di 10-15 °C inferiori rispetto all'uso di un "semplice" heatsink passivo.

Raffreddare l'elettronica senza ventole o altre soluzioni è un po' il sogno di tutti, specie se parliamo delle società che possiedono enormi datacenter, perché l'uso di soluzioni di raffreddamento attivo comporta molti costi, non ultimo quello energetico. Per questo motivo, lo studio dell'Università della California è molto interessante.

I rivestimenti in idrogel raffreddano in modo simile al sudore: quando l'elettronica è sotto carico e quindi sale di temperatura, l'idrogel rilascia acqua che evapora creando l'effetto di raffreddamento, come avviene nel nostro corpo. Quando l'elettronica è inattiva (ovvero in idle), l'idrogel si ricarica di umidità in modo da essere pronto per il prossimo carico di lavoro.

Questo tipo di funzionamento rende il raffreddamento con idrogel una soluzione potenzialmente adatta ad applicazioni con carichi di lavoro ciclici, come ad esempio la dissipazione del calore da torri 5G e datacenter.

Nel test svolti, le prestazioni di raffreddamento dell'MTB si sono rivelate "significativamente più elevate rispetto ai metodi di raffreddamento passivo precedentemente riportati". Le prove sono state eseguite a una temperatura ambiente di 22°C e con un'umidità relativa (RH) del 70%, registrando come scritto sopra un calo della temperatura del chip fino a 15°C. La necessità dell'idrogel di "ricaricarsi" di umidità tra un ciclo di carico e l'altro potrebbe favorirne l'impiego in aree del mondo dove l'umidità relativa può toccare l'80-90%, come i tropici.

Inoltre, gli scienziati suggeriscono che in situazioni dove l'MTB non è sufficiente, può essere usato in configurazioni ibride con heatpipe, camere di vapore o raffreddamento a liquido. Molto però dipende dal caso d'uso, ad esempio MTB risponde positivamente con superfici ampie e se applicato in modo più sottile. Un altro elemento interessante è che si tratta di una soluzione scalabile, con un prezzo relativamente basso di 12 dollari per unità.

Rimangono comunque degli interrogativi: cosa succede in presenza di carichi costanti e prolungati nel tempo che non permettono all'idrogel di "ricaricarsi"? L'idrogel è in grado di gestire potenze più elevate, ad esempio un Core i9-13900K sotto carico che può agevolmente superiore i 250W? Trattandosi di uno studio, i buoni risultati raggiunti porteranno sicuramente a ulteriori approfondimenti e, forse, a una risposta a queste domande.