25.01.2022 №4
Коллектив ученых Института порошковой металлургии имени академика О.В. Романа отмечены в топ-10 НАН Беларуси.
В числе лучших работ ученых НАН Беларуси – исследования Института порошковой металлургии имени академика О.В. Романа. Коллектив в составе его директора Александра Ильющенко, зав. лабораторией Виктора Мазюка и Павла Анчевского изучили закономерности тепло- и массообмена в паровой камере субмиллиметровой толщины с порошковой капиллярной структурой.
С развитием современных технологий портативные электронные устройства – смартфоны, планшеты и ноутбуки – становятся все более тонкими. Независимо от этой тенденции миниатюризации портативные устройства обеспечивают работу большого числа необходимых для пользователя приложений. На рынке электроники доминируют смартфоны, укомплектованные многими тепловыделяющими компонентами, такими как высокопроизводительные чипсеты, графические карты и аккумуляторы большого размера. Эти компоненты требуют очень высоких тактовых частот процессора. Они генерируют много тепла, которое необходимо распределить или убрать, чтобы устранить горячую точку на корпусе устройства над процессором. Обеспечение надлежащего охлаждения является сложной задачей для таких электронных устройств из-за их ограниченного внутреннего пространства и высокой концентрации источников тепла.
В последние годы в качестве общей системы управления теплом для смартфонов используется графитовая пластина, имеющая в направлении плоскости высокую теплопроводность, в комбинации с металлической пластиной (Mg, Al, Cu и т. д.). Однако это решение имеет свои ограничения из-за недостаточного рассеивания тепла. Ввиду указанных недостатков используемого решения с применением графитовой пластины актуальным объектом для решения проблемы стала ультратонкая плоская тепловая труба (паровая камера).
Плоские тепловые трубы были тщательно исследованы, но немногие работы были посвящены исследованию ультратонкой плоской тепловой трубы, особенно толщиной 1 мм или менее. Поэтому актуальной практической и научной задачей является разработка и экспериментальное исследование плоских тепловых труб – паровых камер субмиллиметровой толщины с эффективной порошковой капиллярной структурой, разработка методов расчета и оптимизации конструкции тонких паровых камер.
Ученые описали характерные физические явления и сформулировали математическую модель процесса тепло-массопереноса в паровой камере субмиллиметровой толщины с порошковой капиллярной структурой из металлических микропорошков. Установлена основополагающая база для подготовки производства ультратонких паровых камер для охлаждения.
Сложностью изготовления такой конструкции, по словам авторов, был значительный перепад давления в паровой фазе, сравнимый с гидравлическим перепадом в порошковой капиллярной структуре, что обусловлено малой толщиной (порядка 0,4 мм) паровой камеры. Поэтому были установлены основные закономерности процесса тепло-массопереноса, разработана методика расчета и оптимизации конструкции паровой камеры субмиллиметровой толщины с капиллярной структурой из микропорошков. Подтверждены адекватность новой модели и работоспособность программы математического расчета основных параметров процесса.
Экспериментальные образцы паровых камер имеют высокие теплопередающие характеристики. Так, паровая камера толщиной 0,4 мм, площадью 90х60 мм имеет мощность теплопередачи 6 Вт и максимальный перепад температуры по корпусу 6 ℃ при размерах зоны нагрева 10х10 мм.
Разработка найдет применение для охлаждения смартфонов и других мобильных устройств.
Подготовил Максим ГУЛЯКЕВИЧ,
Фото автора, «Навука»