Ученые в Китае обнаружили барокалорический эффект растворения. Новая технология охлаждения снижает температуру на 30°C за 20 секунд.

Исследовательская группа из Института исследования металлов Китайской академии наук опубликовала результаты исследования нового типа охлаждающего эффекта в престижном журнале Nature. Обнаруженный барокалорический эффект растворения использует солевые растворы, которые способны поглощать огромное количество тепла за секунду под воздействием изменения давления. Это явление настолько эффективно, что температура раствора падает почти на 30 градусов по Цельсию всего за 20 секунд.

Китайские ученые обнаружили барокалорический эффект растворения в солевых растворах, который позволяет снизить температуру жидкости почти на 30 градусов Цельсия за 20 секунд без традиционного сжатия, что может произвести революцию в охлаждении центров обработки данных и процессоров.

Arctic MX-7 — преемница популярной термопасты Arctic MX-6. Лучшие температуры и немного более высокие цены

Суть открытия заключается в использовании водного раствора тиоцианата аммония (NH₄SCN) — соли с необычными растворимыми свойствами. Под высоким давлением эта соль выпадает в осадок из раствора и выделяет тепло. Самый важный момент происходит при декомпрессии. Кристаллический NH₄SCN затем снова быстро растворяется, поглощая огромное количество тепловой энергии из окружающей среды. При комнатной температуре это позволяет снизить температуру жидкости на 26,8 градусов Цельсия, а при более высоких температурах охлаждающий эффект становится еще сильнее. Для сравнения, классические системы AiO, известные по охлаждению процессоров в настольных компьютерах (такие как популярная Arctic Liquid Freezer III), работают по принципу непрерывной циркуляции среды и равномерного отвода тепла, однако их эффективность ограничена физическими свойствами жидкости и конструкцией теплообменника. Здесь механизм работает совершенно иначе, ведь это химическая реакция, запускаемая давлением.

Серверная система охлаждения с NVIDIA GB300 NVL72 стоит столько же, сколько хороший автомобиль. Это реальная цена ИИ-революции в дата-центрах

Исследователи под руководством Ли Бина разработали четырехфазный рабочий цикл. Это сжатие с нагревом, передача тепла в окружающую среду, декомпрессия с охлаждением и передача полученного охлаждающего эффекта. Моделирование показывает, что за один цикл можно поглотить 67 джоулей на грамм раствора с энергоэффективностью до 77 процентов. Эти значения значительно выше, чем у твердых материалов с калорическим эффектом, которые уже много лет борются с проблемой плохой теплопроводности. С другой стороны, жидкость является одновременно хладагентом и средой для переноса энергии.

Китайцы решили проблему перегрева чипов. Microsoft и NVIDIA могут забыть о гигантских системах охлаждения

Потенциальная область применения — это прежде всего центры обработки данных, поддерживающие инфраструктуру искусственного интеллекта. Современные решения, такие как водяное охлаждение или масляное иммерсионное охлаждение, требуют непрерывной подачи электроэнергии и отвода огромного количества тепла. Система, использующая барокалорический эффект растворения, могла бы действовать как тепловой буфер, реагируя на внезапные скачки нагрузки на графический процессор во время обучения модели ИИ, т. е. там, где важны быстрый отклик и способность поглощать интенсивный тепловой импульс за короткое время. Остается вопрос о практическом масштабе реализации, энергетических затратах на повторное сжатие после каждого цикла и коррозионной стойкости системы при длительной промышленной эксплуатации. Технология все еще находится на лабораторной стадии, но публикация в журнале Nature и интерес со стороны китайских исследовательских центров сигнализируют о том, что работа по коммерциализации может стать вопросом лет, а не десятилетий.

Источник: Китайская академия наук, Природа, Интересная инженерия.