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I microprocessori hanno bisogno di liquidi per contrastare il calore

L'efficiente rimozione del calore è una delle sfide più importanti nei settori che si estendono dall'elettronica alla generazione di energia elettrica. Gli scienziati finanziati dall'UE hanno dimostrato che i refrigeranti a nanofluidi applicati ai microprocessori potrebbero aumentare la capacità di elaborazione di oltre il doppio.
I microprocessori hanno bisogno di liquidi per contrastare il calore
In un momento in cui le attuali tecnologie refrigeranti si stanno avvicinando ai propri limiti tecnici, sembra che i nanofluidi abbiano proprietà termiche superiori rispetto a quelli convenzionali. Le relazioni sulle prestazioni pubblicate su scala di laboratorio hanno suggerito un miglioramento di oltre il 40 %. Tuttavia, i meccanismi non sono chiari.

Gli scienziati hanno avviato il più grande progetto collaborativo a livello mondiale, NANOHEX ("Enhanced nanofluid heat exchange"), per la ricerca e lo sviluppo di refrigeranti a nanofluidi al fine di analizzare metodicamente questo potenziale. I ricercatori si sono concentrati su formulazioni da impiegare nel raffreddamento dei centri dati e nel raffreddamento dell'elettronica di potenza per trazione.

Test termici di vari nanofluidi hanno consentito la compilazione di un database completo, il più grande disponibile, e la selezione di due specie di nanoparticelle (NP, Nanoparticle) per lo sviluppo successivo. Gli scienziati hanno preparato e ottimizzato dispersioni di carburo di silicio (SiC) e allumina (Al2O3) in due diversi fluidi vettori: acqua e acqua/glicole etilenico (EG, Ethylene Glycol). Hanno dimostrato una conduttività termica avanzata compresa tra il 10 e il 20 % per le NP disperse in acqua/EG.

Sebbene inferiore alle aspettative in base ai risultati di laboratorio pubblicati, il miglioramento è certamente promettente. I ricercatori hanno inoltre scoperto che l'aggiunta di NP ha effetti importanti sulla viscosità, un fattore da tenere in considerazione per la ricerca futura. Il team ha sviluppato un modello di valutazione per prevedere le prestazioni tecniche di nuovi nanofluidi utilizzando dati sperimentali su viscosità e conduttività.

Per ogni applicazione sono state realizzate due unità dimostrative ed è stata condotta un'analisi sul ciclo di vita e uno studio sulla vitalità economica. I risultati hanno dimostrato che un centro dati raffreddato a nanofluidi offre importanti vantaggi ambientali rispetto al raffreddamento convenzionale. Inoltre, una simulazione ha dimostrato che il raffreddamento ad acqua aveva aumentato la capacità di elaborazione di un centro dati di oltre il doppio e i nanofluidi di un altro 10% aprendo nuovi importanti mercati per la tecnologia a refrigerante liquido. Sebbene i refrigeranti a nanofluidi non alterino l'impatto ambientale dell'elettronica di potenza per trazione, potrebbero aumentare significativamente la durata degli inverter.

I risultati degli esperimenti e della modellazione NANOHEX hanno dimostrato un mercato ben definito per i refrigeranti a nanofluidi con risultati particolarmente promettenti nel raffreddamento dei centri dati. Inoltre, il database delle proprietà termiche dei nanofluidi più grande al mondo, congiuntamente agli strumenti di simulazione, sarà estremamente importante nello sviluppo continuo di nanofluidi ecologici e ad alte prestazioni per applicazioni di raffreddamento.

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