Satisfacer las demandas de almacenamiento de datos del mundo es costosoen términos de dinero, energía e impacto ambiental, pero un nuevo material podría mejorar significativamente la refrigeración de nuestros centros de datos y, al mismo tiempo, hacer que nuestros dispositivos electrónicos domésticos y comerciales sean más eficientes energéticamente.
Actualmente, se suelen implementar soluciones de refrigeración voluminosas y que consumen mucha energía para enfriar el hardware que contiene nuestros datos, lo que supone hasta alrededor del 40 por ciento del uso total de energía del centro de datos (alrededor de 8 teravatios-hora cada año).
El equipo de la Universidad de Texas en Austin y la Universidad de Sichuan en China estimaciones alrededor del 13 por ciento de esos 8 teravatios-hora podrían reducirse gracias a sus nuevas tecnologías orgánicas. material de interfaz térmica (TIM).
El TIM aumenta sustancialmente la velocidad a la que se puede extraer calor de los componentes electrónicos activos y canalizarlo hacia un disipador de calor para que lo transporte aire o agua.
Eso, a su vez, significa una menor demanda de tecnologías de refrigeración activa, incluidos ventiladores y refrigeración líquida.
“El consumo de energía de la infraestructura de refrigeración de los centros de datos que consumen mucha energía y otros grandes sistemas electrónicos se está disparando”, dice El científico de materiales Guihua Yu, de la Universidad de Texas en Austin.
“Esa tendencia no se disipará pronto, por lo que es fundamental desarrollar nuevas formas, como el material que hemos creado, para una refrigeración eficiente y sostenible de dispositivos que funcionan a niveles de kilovatios e incluso a potencias mayores”.
El TIM desarrollado aquí es una mezcla coloidal del metal líquido. galinstan y partículas de nitruro de aluminiocombinados de una manera que crea una interfaz de gradiente, una que ayuda a que el calor pase sin límites estrictos entre las dos sustancias.
En una configuración de prueba de laboratorio experimental, el TIM pudo duplicar la cantidad de calor que se podía transferir de manera segura desde cada centímetro cuadrado de un componente electrónico, en comparación con una pasta térmica líder, al tiempo que redujo la temperatura general del componente.
La configuración utilizó un bomba de enfriamientoque es una protección común contra el sobrecalentamiento, y el TIM redujo el uso de energía de la bomba en un 65 por ciento. Este fue sólo un ejemplo a pequeña escala, pero muestra el potencial de transferencia de calor del material.
“Este avance nos acerca a lograr el rendimiento ideal predicho por la teoría, permitiendo soluciones de refrigeración más sostenibles para la electrónica de alta potencia”. dice Kai Wu, de la Universidad de Sichuan.
El siguiente paso es hacer que el material funcione en sistemas más grandes y en una variedad más amplia de escenarios, algo que los investigadores ya están haciendo al asociarse con proveedores de centros de datos.
Los analistas esperan el uso de electricidad del centro de datos en 2028 ser doble lo que era en 2023, impulsado en gran medida por las crecientes demandas de inteligencia artificial modelos. Esto presenta un problema real de demanda de energía, uno que los científicos están trabajando arduamente para resolver.
“Nuestro material puede permitir una refrigeración sostenible en aplicaciones que consumen mucha energía, desde centros de datos hasta la industria aeroespacial, allanando el camino para tecnologías más eficientes y respetuosas con el medio ambiente”. dice Wu.
La investigación ha sido publicada en Nanotecnología de la naturaleza.