绝妙创意:无风扇技术或可为发热笔记本电脑降温

新技术在电子设备内部产生高强度电场,可带走强大处理器产生的热空气


支持科学新闻报道

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任何曾在笔记本电脑放在大腿上工作超过几分钟的人,可能都会想知道,除了微小的内置风扇之外,是否有更好的方法来防止笔记本电脑过热。(坏消息是:随着速度更快、因而更热的处理器被塞进不断缩小的电子设备中,这个问题将会更加严重。)

答案可能在于电 hydrodynamic 冷却技术,这是一种为电子设备内部的空气充电的技术,这样热量就能更有效地散发出去。

学术界和商业研究人员都在追求能够实现电 hydrodynamic 冷却的技术,该技术使用电极产生高强度电场,使周围的空气分子电离(带电),同时使用第二组电极来吸引这些带电粒子。当电离的空气分子从一个电极移动到另一个电极时,它们会带走稳定的气流,很像奔流的小溪将树叶冲向下游。

华盛顿大学西雅图分校电气和机械工程教授亚历克斯·马米舍夫说,这可能为更安静、更轻、更小的笔记本电脑铺平道路,例如,可以使用最新的微处理器,这些微处理器速度超快,但产生的热量也比之前的处理器更多。自 1999 年以来,他一直在开发一种静电流体加速器 (EFA),可以提供无风扇冷却。

科技公司 Tessera, Inc. 在加利福尼亚州圣何塞对马米舍夫的 EFA 技术进行了测试。Tessera 互连、组件和材料部门高级副总裁克雷格·米切尔说:“在实验室里,我们已经能够证明,我们可以去除与风扇相同量的热量,但只使用一半的电力。” 他说,该公司最早可能在明年年初开始制造使用该技术的原型产品——Tessera 计划将该技术命名为静音空气冷却技术 (ACT)——尽管该公司仍需解决一些问题,例如如何批量生产它。

电子设备通常包括一个金属散热器,用于收集设备运行产生的热量,以及一个机械风扇,用于通过通风口吹出热空气。Tessera 设想将静音 ACT 同时作为散热器和散热方式。米切尔说,静音 ACT 最终也可以用于冷却计算机服务器、视频游戏机、投影仪和其他设备。

关于这项技术仍有许多问题,马米舍夫说。最初的担忧是,使用 EFA 的设备可能会产生过多的臭氧,臭氧是一种吸入后会损害人体呼吸系统的化合物。零售商 Sharper Image 及其 Ionic Breeze Quadra 静音空气净化器就遇到了这个问题,2003 年的《消费者报告》声称该净化器释放了可能不健康的臭氧水平Sharper Image 因此在当年起诉了《消费者报告》,指控其诽谤,但该案于 2005 年被驳回。负面宣传,加上高端电子产品销量滞后,导致该公司在去年申请破产。(该公司仍然通过其他零售商销售其部分产品。)

Tessera 表示,在实验室中,它“已证明臭氧水平远低于[美国环境保护署] 指南”,但该公司不愿详细说明是如何做到的。

其他尚未解答的问题包括:该技术的价格——以及移动空气所需的小电极在氧化、污染或以其他方式损坏之前能够工作多长时间。

马米舍夫和他的同事们继续开发这项技术,以便在不占用额外空间的情况下消除更多的热量。他说,鉴于该技术正在涌现的竞争环境,他无法详细说明他的工作。

普渡大学冷却技术研究中心位于印第安纳州西拉法叶,由机械工程师 苏雷什·加里梅拉领导,在过去六年里,该中心也在开发无需任何移动部件即可冷却电子设备的技术。加里梅拉说,那里的研究人员已从美国国家科学基金会、半导体研究公司以及最近的英特尔获得了这项工作的资助。(美国国家科学基金会制作了一个视频来演示这项技术。)加里梅拉的两名博士生丹·施利茨和维沙尔·辛格尔在几年前成立了 Thorrn Micro Technologies, Inc. 公司,总部位于佐治亚州玛丽埃塔,以将该技术商业化(该公司后来更名为 Ventiva)。

为了让计算机行业继续以摩尔定律的速度发展——摩尔定律指出,包括硬盘、微处理器和网络在内的处理技术将随着技术成本的下降而随时间呈指数级增长——它将需要一种方法来控制潜在的破坏性副作用,例如热量。马米舍夫说,一种方法是开发更新、更快的处理器,这些处理器呈立方体状,而不是像现在生产的那些那样扁平。(IBM 和 DARPA——美国国防高级研究计划局——都在研究这项新技术。)然后可以将电极内置到立方体中,以便在热量产生时将其带走。

改进的冷却技术上市太迟了,无法帮助到 2002 年那名臭名昭著但身份不明的瑞典科学家,据报道,他的生殖器在 2002 年被严重烧伤,据报道是因为将笔记本电脑放在腿上一个小时。无论这个故事是真是假,还是只是一个都市传说,它都突出了一个问题,即一些非常真实的进步正在解决如何保持功能日益强大的小工具冷却的问题。

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