NHẬT BẢN – Các nhà nghiên cứu từ Đại học Nagoya (Nagoya University) đã phát triển một thiết bị làm mát sáng tạo – ống dẫn nhiệt vòng siêu mỏng – giúp cải thiện khả năng kiểm soát nhiệt cho các linh kiện điện tử trong điện thoại thông minh và máy tính bảng. Thiết bị này quản lý mức nhiệt sinh ra trong quá trình sử dụng điện thoại thông minh, cho phép phát triển các thiết bị di động mỏng hơn có khả năng chạy các ứng dụng yêu cầu phức tạp mà không bị quá nhiệt hoặc giảm hiệu suất.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Applied Thermal Engineering, giúp giải quyết một vấn đề quan trọng trong kỹ thuật thiết bị di động: làm mát các thành phần trong không gian hạn chế của các thiết bị di động mỏng. Giải pháp của các nhà nghiên cứu cung cấp khả năng quản lý nhiệt hiệu quả hơn mà không làm tăng độ dày của thiết bị, điều này cho phép các doanh nghiệp sản xuất đẩy mạnh ranh giới hiệu suất trong khi vẫn duy trì hoặc giảm kích thước. Điều này có thể dẫn đến điện thoại thông minh và máy tính bảng thế hệ tiếp theo cung cấp hiệu suất bền vững mà không ảnh hưởng đến thiết kế hoặc trải nghiệm của khách hàng.
Ống dẫn nhiệt vòng (LHP – loop heat pipe) là một thiết bị truyền nhiệt thụ động hiệu quả có thể di chuyển nhiệt từ vị trí này sang vị trí khác mà không cần nguồn điện bên ngoài. Nó hoạt động giống như ống dẫn nhiệt thông thường nhưng có cấu trúc phức tạp hơn, mang lại nhiều lợi thế, bao gồm một “bộ phận chứa” hoạt động như một khu vực lưu trữ chất lỏng, giúp hệ thống ổn định và đảm bảo lưu thông hiệu quả.
Ống dẫn nhiệt thông thường di chuyển chất lỏng theo đường thẳng, nhưng ống LHP có thiết kế vòng kín, cho phép chất lỏng liên tục di chuyển qua hệ thống theo vòng lặp. Điều này cho phép nó truyền nhiệt trên khoảng cách xa hơn và xử lý tải nhiệt cao hơn, phù hợp với các thiết bị điện tử tiên tiến. Hệ thống vận chuyển nhiệt không cần sử dụng điện, bằng cách sử dụng tác động mao dẫn được tạo ra bởi vật liệu xốp (cấu trúc bọt biển) được gọi là “wick” để điều khiển máy bơm.
Ống dẫn nhiệt vòng siêu mỏng (UTLHP – ultra-thin loop heat pipe) được tạo ra bằng một đường dẫn dòng chảy trong các tấm đồng mỏng, bao gồm vật liệu dạng sợi – bằng bột đồng thiêu kết (bột đồng được nén thành một cấu trúc rắn, xốp bằng nhiệt hoặc áp suất) và hàn laser để tạo thành một bộ phận rắn. Hệ thống sử dụng nước làm mát bên trong lá đồng mỏng. Nước hấp thụ nhiệt, bốc hơi, di chuyển đến một khu vực mát hơn, ngưng tụ trở lại thành chất lỏng và chu trình được lặp lại.
Ống UTLHP đã được thử nghiệm với lượng nước khác nhau ở nhiều vị trí, nhằm mô phỏng các hướng khác nhau của các thiết bị di động. Thiết bị có thể truyền nhiệt ổn định 10 W theo hướng thẳng đứng và nằm ngang. Kích thước của tụ điện trong các ống UTLHP trước đây lớn, khiến việc lắp vào các thiết bị di động trở nên khó khăn. Trong nghiên cứu này, tính nhỏ gọn dựa trên các mô hình số từ giai đoạn thiết kế, đạt được ba yếu tố: mỏng, hiệu suất cao và dễ lắp đặt.
Khi chuyển đổi thành độ dẫn nhiệt, khả năng truyền nhiệt của thiết bị cao hơn 45 lần so với đồng và cao hơn khoảng 10 lần so với than chì tấm. Điều này cho thấy thiết bị mới có khả năng làm mát cao mặc dù mỏng. Ngoài ra, vì tuân thủ kích thước tiêu chuẩn quốc tế cho thẻ thông minh (không tiếp xúc), ống UTLHP sẽ được sử dụng cho thẻ thông minh trong tương lai.
Với độ dày 0,3 mm, ống UTLPH vừa vặn với những chiếc điện thoại hiện đại mỏng mà không làm tăng trong lượng của thiết bị, hoạt động hiệu quả bất kể thời gian sử dụng và có thể xử lý nhiệt độ cho các tác vụ tiêu hao nhiều năng lượng như chơi game và xử lý video.
Giáo sư Hosei Nagano cho biết: “Thiết bị này có khả năng kéo dài tuổi thọ pin bằng cách giữ các thành phần ở nhiệt độ tối ưu và hỗ trợ các thiết kế mỏng hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Thành tựu này có thể cải thiện hiệu suất của các thiết bị di động thế hệ tiếp theo và được thực hiện với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu từ Porite Corporation, một doanh nghiệp sản xuất bột kim loại tại Nhật Bản”.
Để xem các tin bài khác về “Thiết bị di động”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Electronics Online
