پژوهشگران مؤسسه علوم و فناوری دئگو گیونگبوک کره جنوبی، لایه‌ای انعطاف‌پذیر برای خنک‌کردن دستگاه‌های الکترونیکی توسعه داده‌اند که با استفاده از رطوبت موجود در هوا، بدون نیاز به آب یا برق، دمای تجهیزات را کاهش می‌دهد. این فناوری می‌تواند راهکاری سازگار با محیط زیست برای مدیریت گرما در مراکز داده هوش مصنوعی، دستگاه‌های همراه و
پژوهشگران مؤسسه علوم و فناوری دئگو گیونگبوک کره جنوبی، لایه‌ای انعطاف‌پذیر برای خنک‌کردن دستگاه‌های الکترونیکی توسعه داده‌اند که با استفاده از رطوبت موجود در هوا، بدون نیاز به آب یا برق، دمای تجهیزات را کاهش می‌دهد.
این فناوری می‌تواند راهکاری سازگار با محیط زیست برای مدیریت گرما در مراکز داده هوش مصنوعی، دستگاه‌های همراه و باتری خودروهای برقی باشد؛ تجهیزاتی که خنک‌سازی آن‌ها به مصرف قابل‌توجه آب و انرژی نیاز دارد.
این پژوهش را گروهی به سرپرستی پروفسور سونگ کیون کیم از دپارتمان فیزیک و شیمی این مؤسسه انجام داده‌اند. نتایج تحقیق در نشریه علمی Small Structures منتشر شده است.
چالش مصرف آب و برق برای خنک‌سازی تجهیزات
پیشرفت سریع فناوری هوش مصنوعی، رشد چشمگیر تعداد مراکز داده را به دنبال داشته است. تأمین برق و آب موردنیاز برای خنک‌کردن این مراکز اکنون به یکی از چالش‌های جهانی تبدیل شده است. دستگاه‌های همراه و باتری خودروهای برقی نیز به فناوری‌هایی نیاز دارند که بتوانند گرما را در فضاهای محدود به‌طور مؤثر دفع کنند.
روش‌های متداول خنک‌سازی فعال، مانند سامانه‌های مجهز به پمپ و فن، برای عملکرد به برق و مایع خنک‌کننده نیاز دارند. علاوه بر این، پیچیدگی ساختار این تجهیزات هزینه‌های نگهداری قابل‌توجهی به همراه دارد.
به همین دلیل، فناوری‌های خنک‌سازی غیرفعال که بدون دریافت انرژی خارجی کار می‌کنند، به‌ویژه روش‌های مبتنی بر تبخیر رطوبت موجود در هوا، توجه پژوهشگران را به خود جلب کرده‌اند. با این حال، بیشتر مواد رطوبت‌گیر متداول از جامدات بلوری سخت ساخته می‌شوند و به‌خوبی روی سطح تجهیزات الکترونیکی نمی‌چسبند. احتمال ایجاد خوردگی نیز یکی دیگر از موانع مهم استفاده گسترده از این مواد به شمار می‌رود.
لایه انعطاف‌پذیر با قابلیت جذب و ذخیره رطوبت
گروه تحقیقاتی پروفسور کیم برای رفع این مشکلات، نانوسلولز را با مولکول‌های یونی آلی دارای قابلیت بالای جذب رطوبت ترکیب کرد و ماده‌ای لایه‌ای، انعطاف‌پذیر و چسبنده ساخت.
این ماده حتی پس از خشک‌شدن کامل نیز انعطاف‌پذیری و قدرت چسبندگی خود را حفظ می‌کند و می‌تواند بدون ایجاد فاصله، به سطوح مختلف تجهیزات الکترونیکی، از جمله فلزات، نیمه‌رساناها و شیشه، متصل شود.
این لایه حتی در محیط‌های خشک نیز مقدار قابل‌توجهی از رطوبت هوا را جذب و ذخیره می‌کند. هنگامی که دستگاه در حین کار گرم می‌شود، رطوبت ذخیره‌شده تبخیر خواهد شد و از این طریق، دمای سطح دستگاه را به‌صورت پیوسته کاهش می‌دهد.
یکی از مزیت‌های مهم این فناوری، جلوگیری از خوردگی با وجود ذخیره رطوبت در ساختار ماده است. در نتیجه، می‌توان لایه را مستقیماً روی سطح تجهیزات نصب کرد و نیازی به افزودن پوشش محافظ جداگانه نخواهد بود.
کاهش دما تا ۱۸٫۲ درجه سانتی‌گراد برای بیش از ۱۲ ساعت
پژوهشگران عملکرد این لایه را در شرایط واقعی و هنگام کار مداوم دستگاه‌های الکترونیکی آزمایش کردند. نتایج نشان داد که این ماده توانست دمای سطح دستگاه را برای بیش از ۱۲ ساعت به‌طور پیوسته کاهش دهد.
در این آزمایش، دمای سطح از ۷۲٫۳ درجه سانتی‌گراد به ۵۴٫۱ درجه رسید؛ یعنی کاهش دمایی معادل ۱۸٫۲ درجه سانتی‌گراد. پروفسور سونگ کیون کیم از دپارتمان فیزیک و شیمی مؤسسه علوم و فناوری دئگو گیونگبوک درباره اهمیت این دستاورد گفت:
اهمیت این پژوهش تنها به توسعه ماده‌ای سازگار با محیط زیست محدود نمی‌شود. این فناوری چندین مشکل مواد خنک‌کننده غیرفعال متداول، از جمله خاصیت خورندگی و انعطاف‌پذیری و چسبندگی ناکافی را به‌طور هم‌زمان برطرف می‌کند.
این دستاورد می‌تواند مسیر تازه‌ای برای کاهش مصرف انرژی و آب در سامانه‌های خنک‌کننده تجهیزات الکترونیکی باز کند. در صورت موفقیت در مراحل توسعه و تجاری‌سازی، این لایه قابلیت استفاده در مراکز داده هوش مصنوعی، دستگاه‌های همراه و باتری خودروهای برقی را خواهد داشت.