Heatpipe in grafene per raffreddare i chip fino a 3,5 volte meglio

Heatpipe in grafene per raffreddare i chip fino a 3,5 volte meglio

Uno studio che ha coinvolto ricercatori svedesi, cinesi e italiani ha dimostrato come le heatpipe basate sul grafene siano 3,5 volte migliori nel trasferimento del calore rispetto alle classiche soluzioni in rame.

di pubblicata il , alle 12:31 nel canale Scienza e tecnologia
 

Rame, alluminio o una loro lega sono i materiali che vanno per la maggiore nei sistemi di raffreddamento dei dispositivi elettronici, non solo prodotti consumer ma anche quelli applicati all'aviazione e al settore militare. La maggior parte dell'elettronica si basa su heatpipe (tubi di calore) per trasportare il calore prodotto da un chip verso un radiatore, o comunque il più lontano e rapidamente possibile dalla sorgente.

Il concetto dell'heatpipe è semplice, perché si basa su un tubo riempito parzialmente di acqua o un altro refrigerante. L'aria al suo interno viene rimossa e il tubo sigillato. Un finale dell'heatpipe viene messo a contatto con la sorgente del calore, il chip, mentre l'altra è posta più lontano, dove la temperatura è più bassa. Il funzionamento del chip scalda il refrigerante dentro all'heatpipe fino a vaporizzarlo. Il vapore attraversa il tubo di calore arrivando all'altro capo, trasportando il calore lontano dal "punto caldo" (hotspot). A quel punto il vapore si raffredda, ricostituendo il liquido che ritorna verso il punto caldo. Il ciclo va avanti all'infinito, mantenendo così la temperatura del chip su livelli adeguati.

Il costante aumento della potenza e della richiesta energetica dei chip pone però sfide per il loro raffreddamento e di conseguenza si stanno cercando nuove strade più efficienti. E quale soluzione può essere migliore del "mitologico" grafene? Il materiale bidimensionale ha proprietà tali da renderlo adatto a molti usi, tra cui il raffreddamento dell'elettronica grazie alle sue ottime prestazioni termiche. Più in particolare, la conducibilità termica del rame è di circa 400W/mK, mentre il grafene si pone tra 3000 e 5000W/mK a temperatura ambiente.

Sulla base di questo dato, i ricercatori della Chalmers University of Technology (Svezia) hanno creato delle heatpipe in grafene potenzialmente in grado di risolvere problemi di raffreddamento dell'elettronica. "Le heatpipe sono uno degli strumenti più efficienti per questo scopo a causa dell'elevata efficienza e della capacità unica di trasferire il calore su grande distanza", ha spiegato il professor Johan Liu. Lo studio, pubblicato sul giornale Nano Select, ha coinvolto anche la Fudan University, Shanghai University cinese e la nostra Università Politecnica delle Marche.

Le heatpipe "migliorate" con il grafene messe a punto dai ricercatori hanno mostrato un coefficiente di trasferimento termico migliore di circa 3,5 volte rispetto alle heatpipe in rame. Le heatpipe in questione sono state create assemblando film di grafene con superfici interne rinforzate con fibra di carbonio. I ricercatori hanno progettato delle heatpipe con un diametro esterno di 6 millimetri e una lunghezza di 150 mm, riscontrando grandi vantaggi e potenziale di applicazione nel raffreddamento di vari dispositivi elettronici, specie i casi in cui sono richiesti un peso ridotto e un'alta resistenza alla corrosione.

"La parte fredda dell'heatpipe migliorata dal grafene può essere sostituita da un dissipatore di calore o da una ventola per rendere il raffreddamento ancora più efficiente se applicato in un caso reale", ha affermato il dottorando Ya Liu. L'applicazione in ambito PC del grafene rimane però difficile, o meglio resterà per un po' di tempo limitata, in quanto il materiale ha un costo di circa 100 dollari al grammo contro gli 0,0079 dollari del rame.

Ci sono produttori che dicono di usare il grafene per alcune parti del raffreddamento dei loro prodotti, ma non sempre si tratta di grafene, ma di grafite, e non è chiaro poi in che percentuale il materiale venga usato. La sperimentazione va però avanti e il tema del costo diventerà sempre meno importante con la diffusione del grafene in svariate applicazioni e la sua produzione su larga scala. Lo studio rimane comunque importante per settori come l'aviazione o il capo militare, dove il tema del costo in certi casi diventa meno importante.

23 Commenti
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Varg8705 Dicembre 2020, 12:54 #1
il materiale ha un costo di circa 100 dollari al grammo contro gli 0,0079 dollari del rame


Ah beh, sottigliezze.
È un etto e mezzo. Che faccio, lascio?
Sandro kensan05 Dicembre 2020, 13:05 #2
Costa il doppio dell'oro!
Rubberick05 Dicembre 2020, 13:05 #3
Per la serie: il grafene questo materiale mitologico che forse vedranno i nostri nipoti perché non c'è una sola azienda disposta ad usarlo... ora... in attesa di realizzarne chip lo si usa per raffreddare i chip attuali...

vabbè, no per carità sono soddisfazioni... sarei curioso di vedere un tr 3990x fatto in grafene e spinto a 100 GHz, li si che sarebbero soddisfazioni...
nickname8805 Dicembre 2020, 13:15 #4
Quante sparate da questo tipo di annunci.

"HP in grafene" ? Detta così uno capisce che le HP vengano realizzate interamente in grafene e invece avremmo sicuramente le solite HP in rame ma ricoperte solamente con un sottolissimo strato di grafene, con la base invece probabilmente del tutto esente.
White_Tree05 Dicembre 2020, 13:59 #5
ancora? ma i processori con circuiti in grafene quando? tra 20 anni? Perchè sprecare 120W per niente!

Ogni anno gocce di + 17% di perf.
io78bis05 Dicembre 2020, 14:25 #6
Apple ha scoperto che cambiando la CPU da x86 a ARM la necessità di disperdere il calore quasi sparisce.

Cappej05 Dicembre 2020, 14:52 #7
E dai... Basta con questa storia del grafene
.! Sono anni che se ne parla, oraMAI tutto dovrebbe essere costruito in grafene...
Un pianeta IN grfene!
E invece... Giusto le matite (o lapis come si dice da noi...) ( o meglio.. I'LLAPISSE)

VAIA-VAIA-VAIA
Pandemio05 Dicembre 2020, 16:57 #8
Dopo tutti questi anni costa ancora così tanto, è meno male che viene prodotto da un materiale povero.
Comunque prestazioni strabilianti rispetto al rame,mi immagino un sistema completo in grafene con base e lamelle come possa dissipare il calore...
demon7705 Dicembre 2020, 17:32 #9
Va beh.
Fin che i costi restano questi possiamo giusto parlarne e basta.

Va bene il dissipatore figo.. ma non mi va di pagarlo 1200 euro.
nickname8805 Dicembre 2020, 17:36 #10
Originariamente inviato da: demon77
Va beh.
Fin che i costi restano questi possiamo giusto parlarne e basta.

Va bene il dissipatore figo.. ma non mi va di pagarlo 1200 euro.
Vogliamo poi parlare della dicitura magica ?
"[B][COLOR="Red"]FINO A[/COLOR][/B]" ... il che tradotto vuol dire che c'è la fregatura e questo vale in tutti i discorsi di carattere commerciale in cui è usata.

Si scoprirà più avanti che il 3.5X meglio lo ottieni di picco per un periodo istantaneo e in un contesto estremamente raro, mentre la miglioria media in percentuale potrebbe avere la virgola spostata verso sinistra di una o due ( se non 3 ) posizioni.

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