Sistem Pendingin Canggih Untuk Komputer Dan Baterai
- Para peneliti mendemonstrasikan sistem pendingin baru dengan 2 jenis bahan termoelektrik yang berbeda.
- Ini mempercepat panas lebih efisien ke arah alaminya – dari objek panas ke lingkungan yang relatif dingin.
Saat chip komputer, laser, baterai, dan elektronik berdaya tinggi berevolusi menuju desain yang lebih ringkas dengan kepadatan daya yang lebih tinggi, mereka memerlukan teknologi manajemen termal yang lebih canggih. Perangkat ini menggunakan pendingin termoelektrik untuk menghilangkan panas dari benda panas.
Tidak seperti masalah termodinamika, apa yang disebut pendingin Peltier ini dioptimalkan untuk menjaga benda dingin tetap dingin. Kebanyakan pendingin Peltier komersial adalah elemen pendingin portabel seperti lemari es berkemah atau pendingin minuman. Mereka bekerja dengan menarik panas dari area dingin ke area panas (secara alami panas berpindah dari panas ke dingin).
Namun, dalam mekanisme 'pendinginan aktif', aliran panas alami dipercepat dari objek panas ke daerah yang relatif dingin. Dalam hal ini, tujuannya adalah untuk memaksimalkan panas yang dikeluarkan dari reservoir panas sambil meminimalkan penurunan suhu.
Baru-baru ini, fisikawan di Ohio State University dan University of Virginia datang dengan prinsip desain baru untuk instrumen termoelektrik yang disetel untuk baterai dan aplikasi komputer. Mereka mendemonstrasikan sistem pendingin dengan 2 jenis bahan termoelektrik yang berbeda.
Bagaimana Mereka Melakukannya?
Untuk merancang perangkat pendingin termoelektrik yang efektif, tim peneliti memilih bahan berdasarkan sosok yang diberi nama zT , yang digunakan untuk menentukan kinerja modul termoelektrik, termasuk modul refrigerasi.
Referensi:Fisika APS | DOI:10.1103/PhysRevApplied.11.054008
Bahan yang membawa banyak panas (karena arus listrik) akan memiliki zT yang tinggi . Bahan-bahan ini biasanya memiliki konduktivitas termal yang rendah, sehingga tidak memungkinkan panas mengalir kembali melalui peralatan ke benda dingin. Namun, panas menghilang secara alami saat objek panas.
Pertimbangkan kondisi pendinginan normal di mana benda panas dipasang ke peralatan termoelektrik yang tertutup oleh reservoir yang relatif dingin. Ketika tegangan diberikan, elektron dan hole (pembawa muatan yang membawa panas) mengalir dari daerah panas ke daerah dingin.
Perbedaan antara pendinginan aktif dan pendinginan | Atas perkenan peneliti
Untuk membuat pendinginan lebih efisien, tim mengembangkan sosok baru yang disebut konduktivitas termal efektif. Ini mewakili jumlah konduktivitas termal aktif (hidup saat tegangan diterapkan) dan konduktivitas termal pasif (normal).
Mereka menggunakan dua jenis bahan dengan konduktivitas termal efektif yang besar –
- Logam tarik-magnon (kobalt), di mana elektron berinteraksi dengan magnon dan membawa panas ekstra.
- Logam efek-Kondo (cerium-palladium), di mana elektron berinteraksi kuat satu sama lain, meningkatkan panas yang terkait dengan setiap elektron konduktor (lubang).
Para peneliti menggunakan bahan-bahan ini untuk membuat pendingin Peltier dan menempatkannya di antara reservoir dingin dan panas. Mereka kemudian menguji perangkat dalam mode pasif dan aktif.
Ketika arus 5 ampere diterapkan, perangkat mengeluarkan hampir 0,1 watt lebih banyak panas dari reservoir panas dibandingkan dengan arus nol. Berdasarkan perbedaan suhu, mode aktif tercatat 1000 watt/meter-kelvin, sedangkan mode pasif mencapai 40 watt/meter-kelvin.
Baca:Sistem Pendingin Pasif Murah yang Tidak Memerlukan Daya
Jenis pendingin mode ganda ini dapat bermanfaat bagi prosesor. Ini bisa bekerja dalam mode pasif saat jumlah proses komputasi lebih sedikit, dan beralih ke mode aktif saat penggunaan CPU tinggi.
