В то время как радиоэлектронная промышленность развивается бурными темпами, производители и разработчики ищут новые решения проблемы отвода тепла от работающих микрочипов. Результаты нового исследования, опубликованные в журнале Applied Physics Letters, говорят о том, что углеродные нанотрубки, возможно, скоро будут использоваться в микросхемах сотовых телефонов, цифровых аудиоплееров и электронных органайзеров в качестве охлаждающих элементов, что поможет избавиться от сбоев в работе оборудования из-за теплового разрушения.
Чипы, использующиеся в электронных устройствах, выделяют тепло в процессе работы. Для отведения тепла от чипов используются радиаторы, изготовленные из металлов с высоким коэффициентом теплопроводности, таких как алюминий или медь. Исследователи Ренсселеровского политехнического института (Rensselaer Polytechnic Institute) и Университета Оулу в Финляндии (University of Oulu in Finland) показали, что микроструктуры из массивов нанотрубок, применяемые для охлаждения кремниевых чипов, могут рассеивать тепло так же эффективно, как и тяжелые и дорогостоящие медные радиаторы. Однако нанотрубки являются более устойчивыми к пластическим деформациям и в 10 раз легче любого другого материала, использующегося для охлаждения. «Так как устройства продолжают уменьшаться в своих размерах, то растет потребность в соответствующем охлаждающем оборудовании, - заявил Роберт Вайтэй (Robert Vajtai), научный сотрудник Центра нанотехнологий и автор статьи. - Углеродные нанотрубки, однако, сохраняют впечатляюще высокую прочность, малый вес и отличную проводимость, так что использование данного материала для охлаждения микрочипов очень привлекательно». Исследователи разработали простой и удобный метод для нанесения структуры из нанотрубок на кристалл чипа. Сначала была синтезирована тонкая плёнка, состоящая из многослойных углеродных нанотрубок длиной 1,2 мм. Нанотрубки были выращены на Si/SiO2 подложке, а затем отделены от неё. После обработки лазером плёнка превратилась в игольчатый радиатор с массивом 10x10 рёбер. Нижняя часть радиатора была присоединена к задней части охлаждаемого чипа, смонтированного на кремниевой подложке. По словам учёных, описанный метод использует традиционные методы производства, что обеспечивает простую методику переноса и интегрирования массивов нанотрубок на кремниевые подложки, используемые в электронных микросхемах. По сравнению с чипом без охлаждения на охлаждаемом чипе рассеялось на 11% больше энергии. При обдуве газом азотом, охлаждение с помощью нанотрубок было эффективнее на 19%. "Эти цифры соответствуют охлаждению с помощью металлических радиаторов и демонстрируют возможности применения нанотрубок для охлаждения микроэлектронных устройств," – сообщил Вайтэй. Исследователи продолжают изучать различные пути дальнейшей оптимизации применения нанотрубок для охлаждении путем улучшения контакта между чипом и нанотрубками, увеличения площади контакта и улучшения геометрии массива нанотрубок.
