Mówi się chociażby o centrach danych, które w przyszłości mogłyby korzystać z takiej technologii chłodzenia. Przedstawiciele Karlsruhe Institute of Technology oraz University of Tsukuba mają już prototyp układu wykorzystujący ciepło do generowania efektu chłodzenia. Wdrożone rozwiązanie opiera się na cienkich foliach ze stopu niklowo-tytanowego i powinien być strzałem w dziesiątkę w chłodzeniu procesorów czy elektroniki.
Czytaj też: Niezależny test sprawdził skuteczność samochodu na energię słoneczną. Czy ujedzie cały dzień?
Zastosowany pomysł jest odpowiedzią na jeden z dynamicznie nasilających się problemów współczesnej infrastruktury cyfrowej. Centra danych zużywają ogromne ilości energii zarówno na pracę serwerów, jak i na ich chłodzenie. Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji i coraz większą mocą obliczeniową zapotrzebowanie na efektywne systemy odprowadzania ciepła będzie prawdopodobnie dalej rosło.
Wspomniany zespół postanowił wykorzystać w tym celu zjawisko znane jako efekt elastokaloryczny. Materiały elastokaloryczne, w tym stopy z pamięcią kształtu, mogą zmieniać temperaturę w reakcji na mechaniczne obciążenie i jego zwolnienie. Dotychczas systemy wykorzystujące tę właściwość wymagały jednak dodatkowego siłownika, zwykle napędzanego elektrycznie. To ograniczało możliwość wykorzystania ich jako całkowicie pasywnych systemów chłodzenia.
Badacze znaleźli sposób, aby zastąpić elektryczny napęd ciepłem. Ich prototyp wykorzystuje dwie ultracienkie folie niklowo-tytanowe, z których każda pełni inną funkcję. Pierwsza reaguje na podgrzewanie i zaczyna się kurczyć. W ten sposób energia cieplna ulega zamianie bezpośrednio na ruch mechaniczny. Ruch ten jest następnie przekazywany drugiej folii, która podlega cyklicznemu obciążaniu i odciążaniu. Zachodzące w niej przemiany strukturalne prowadzą do powstania efektu chłodzenia.
Co istotne, naukowcy potwierdzili działanie rozwiązania w eksperymencie. Przy temperaturze elementu napędzającego wynoszącej 86 stopni Celsjusza uzyskano różnicę temperatur sięgającą 12,9 stopnia Celsjusza na poziomie materiału chłodzącego. Na poziomie całego urządzenia było to około 4 stopni Celsjusza. Prototyp działał również przy wykorzystaniu zewnętrznego źródła ciepła o temperaturze 130 stopni Celsjusza, choć w takich warunkach uzyskana różnica temperatur na poziomie urządzenia wyniosła 2,2 stopnia.
Czytaj też: Sztuczna fotosynteza działa bez magazynów energii. To urządzenie samo dostosowuje się do pogody
To wciąż zdecydowanie za mało, aby mówić o gotowej alternatywie dla stosowanych obecnie systemów chłodzenia centrów danych. Obecny prototyp jest przede wszystkim demonstracją wykonalności koncepcji. Naukowcy planują jednak połączyć większą liczbę folii i pracować nad zwiększeniem wydajności całego układu. Potencjalne zastosowania są interesujące właśnie dlatego, że urządzenie może wykorzystywać ciepło odpadowe jako źródło energii potrzebnej do uruchomienia procesu chłodzenia. W przypadku komputerów oznacza to możliwość wykorzystania ciepła generowanego przez jeden element do wspomagania chłodzenia innego. Podobny mechanizm mógłby znaleźć zastosowanie w elektronice samochodowej, gdzie dostępne są źródła ciepła pochodzące z układu napędowego.
Źródło: Nature Energy
