Công nghệ làm mát bằng màng sợi của Đại học California San Diego có thể giảm đáng kể nhiệt lượng tỏa ra từ thiết bị điện tử, giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng của trung tâm dữ liệu.

Mô phỏng màng sợi loại bỏ nhiệt từ chip điện tử thông qua bay hơi. Ảnh: Tianshi Feng

Các kỹ sư tại Đại học California San Diego đã phát triển công nghệ làm mát mới có thể cải thiện đáng kể hiệu suất năng lượng của trung tâm dữ liệu và thiết bị điện tử công suất cao. Công nghệ này sử dụng một màng sợi đặc biệt được thiết kế để loại bỏ nhiệt thông qua quá trình bay hơi. Đây là giải pháp thay thế tiềm năng cho hệ thống làm mát truyền thống như quạt, tản nhiệt và bơm chất lỏng. Nó cũng có thể giảm lượng nước sử dụng liên quan đến nhiều hệ thống làm mát hiện nay. Nhóm nghiên cứu mô tả chi tiết công nghệ trong bài báo đăng hôm 13/6 trên tạp chí Joule.

Khi trí tuệ nhân tạo (AI) và điện toán đám mây tiếp tục mở rộng, nhu cầu xử lý dữ liệu và nhiệt lượng phát sinh tăng vọt. Hiện nay, làm mát chiếm tới 40% tổng năng lượng sử dụng của một trung tâm dữ liệu. Nếu xu hướng tiếp diễn, lượng năng lượng toàn cầu sử dụng cho làm mát có thể tăng hơn gấp đôi năm 2030.

Công nghệ làm mát bay hơi mới có thể giúp cắt giảm xu hướng đó. Nó sử dụng màng sợi chi phí thấp với mạng lưới lỗ nhỏ, liên kết với nhau để hút chất lỏng làm mát qua bề mặt bằng mao dẫn. Khi chất lỏng bay hơi, nó loại bỏ hiệu quả nhiệt từ thiết bị điện tử bên dưới mà không cần thêm năng lượng. Màng này nằm trên các kênh nhỏ phía trên thiết bị điện tử, hút chất lỏng chảy qua kênh và phân tán nhiệt.

"So với làm mát bằng không khí hoặc chất lỏng truyền thống, quá trình bay hơi có thể phân tán nhiệt lượng nhiều hơn trong khi sử dụng ít năng lượng hơn", Renkun Chen, giáo sư tại khoa Kỹ thuật cơ khí và Hàng không vũ trụ tại Trường Kỹ thuật Jacobs thuộc Đại học California San Diego, đồng chỉ đạo dự án với giáo sư Shengqiang Cai và Abhishek Saha cùng khoa, cho biết.

Nhiều ứng dụng hiện nay dựa vào quá trình bay hơi để làm mát. Ống dẫn nhiệt trong máy tính xách tay và bộ bay hơi trong điều hòa không khí là một số ví dụ. Nhưng việc áp dụng hiệu quả quá trình này cho thiết bị điện tử công suất cao là một thách thức. Nỗ lực trước đây sử dụng màng rỗng có diện tích bề mặt lớn lý tưởng cho quá trình bay hơi không thành công vì lỗ của chúng quá nhỏ nên bị tắc hoặc quá lớn và gây sôi ngoài ý muốn. Chen và cộng sự sử dụng màng sợi rỗng với lỗ liên kết có kích thước phù hợp, đạt được hiệu quả bay hơi mà không gặp những nhược điểm nêu trên.

Khi được thử nghiệm với dòng nhiệt biến đổi, lớp màng đạt được hiệu suất kỷ lục. Nó xử lý dòng nhiệt vượt quá 800 watt nhiệt/cm2, một trong những mức cao nhất từng được ghi nhận đối với hệ thống làm mát loại này. Nó cũng chứng minh độ ổn định trong nhiều giờ hoạt động.

Dù kết quả hiện tại rất hứa hẹn, Chen cho biết công nghệ vẫn đang hoạt động dưới mức giới hạn lý thuyết. Nhóm nghiên cứu đang làm việc để tinh chỉnh màng và tối ưu hóa hiệu suất. Các bước tiếp theo bao gồm tích hợp nó vào nguyên mẫu tấm làm mát, thành phần phẳng gắn vào chip như CPU và GPU để phân tán nhiệt. Các nhà nghiên cứu cũng đang mở một công ty khởi nghiệp để thương mại hóa công nghệ.

Nguồn: Tổng hợp