Prosessorin tuottama hukkalämpö voisi tulevaisuudessa auttaa jäähdyttämään itse prosessoria. Karlsruhen teknillisen instituutin KIT:n ja japanilaisen Tsukuban yliopiston tutkijat ovat kehittäneet jäähdytysmenetelmän, jossa lämpö korvaa tavallisesti tarvittavan sähköisen toimilaitteen.
Uusi menetelmä perustuu kahteen erittäin ohueen nikkeli-titaani-muistimetallikalvoon. Ensimmäinen kalvo reagoi lämpöön kutistumalla ja muuttaa näin lämpöenergiaa mekaaniseksi liikkeeksi. Liike siirretään toiseen kalvoon, joka tuottaa jäähdytyksen elastokalorisen ilmiön avulla.
Elastokalorisessa jäähdytyksessä muistimetallin lämpötila muuttuu, kun siihen kohdistuvaa mekaanista kuormitusta lisätään ja vapautetaan. KIT:n järjestelmässä olennaista on, ettei tätä liikettä tarvitse tuottaa sähkömoottorilla. Sen tuottaa lämpöön reagoiva ensimmäinen muistimetallikalvo.
Laboratoriossa prototyyppi saavutti 86 asteen aktuaattorilämpötilalla neljän asteen lämpötilaeron komponenttitasolla. Varsinaisen elastokalorisen jäähdytysmateriaalin lämpötila muuttui lähes 13 astetta. Järjestelmä toimi myös ulkoisella 130-asteisella lämmönlähteellä.
Tutkijoiden mukaan kyseessä on ensimmäinen kokeellinen osoitus siitä, että elastokalorista jäähdytystä voidaan käyttää suoraan lämmön avulla. Aiemmissa järjestelmissä muistimetalliin tarvittava mekaaninen voima on tuotettu sähköisellä toimilaitteella.
Tekniikka on vielä varhaisessa vaiheessa. Nykyinen prototyyppi on rakennettu toimintaperiaatteen osoittamiseen, eikä sen jäähdytystehoa ole optimoitu. Seuraavaksi tutkijat aikovat kytkeä useita muistimetallikalvoja rinnakkain jäähdytystehon kasvattamiseksi.
Yksi mahdollinen käyttökohde ovat tietokoneiden prosessorit, joissa jäähdytyksen käyttövoimana voitaisiin hyödyntää prosessorin omaa hukkalämpöä. Samalla periaatteella voitaisiin jäähdyttää esimerkiksi auton herkkää elektroniikkaa voimansiirron tuottamalla lämmöllä. Muita mahdollisia energialähteitä ovat teollisuuden hukkalämpö ja aurinkolämpö.
Tutkimus on julkaistu Nature Energy -lehdessä.
Kuva: Yi-Ting Hsiau, Jingyuan Xu sekä Ella Maru Studio
