Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Đột phá trong hệ thống làm lạnh bằng laze giúp tiết kiệm diện tích và năng lượng (12/03/2013)

Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Công nghệ Nanyang, Singapo đã thành công trong việc sử dụng tia laser để làm lạnh một vật liệu bán dẫn có tên gọi Cadmium sulfide. Các kết quả vừa được công bố có thể làm tiền đề cho những con chip máy tính tự làm lạnh, kích thước nhỏ hơn hoặc các thiết bị dân dụng như máy điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh tiết kiệm năng lượng hơn và không phát thải khí nhà kính.

Cadmium sulfide là một hợp chất vô cơ thuộc nhóm bán dẫn II-IV và thường được sử dụng trong chất nhuộm để tạo màu vàng. Nó cũng được dùng như một tấm phim mỏng trong pin mặt trời, cảm biến và các thiết bị điện tử. Nhóm nghiên cứu dẫn đầu bởi phó giáo sư Xiong Qihua thuộc Trường Khoa học vật lý, toán học và Trường kỹ thuật điện điện tử đã làm lạnh quang học hợp chất nói trên từ nhiệt độ 20^oC xuống - 20^oC.

Hiện tại, các thiết bị điện năng cao như thiết bị ảnh hóa cộng hưởng từ (MRI), ống nhòm quan sát ban đêm, máy ảnh trên vệ tinh, kể cả hệ thống điều hòa nhiệt độ và tủ lạnh đều sở hữu các điểm chung như: kích thước lớn, ồn ào, nặng về cơ khí và phức tạp. Những hệ thống này tiêu thụ một lượng năng lượng rất lớn và khi làm lạnh thường thải ra các loại khí nhà kính có hại vào khí quyển.

Trong trường hợp của chip máy tính, khi chúng càng trở nên mạnh hơn, hiệu năng cao hơn thì lượng nhiệt tỏa ra cũng nhiều hơn. Một số học giả cho rằng nếu không tìm ra các kĩ thuật làm lạnh mới thì rất khó để tăng tốc độ xử lý của CPU hay tạo ra các môi trường làm việc nhiệt độ thấp.

Vì vậy, phát hiện mới trong công nghệ làm mát bang laze có thể mở ra những hệ thống làm mát nhỏ gọn, kinh tế, không rung và không dùng hỗn hợp lạnh cho nhiều ứng dụng khác nhau. CPU có thể giảm sự phụ thuộc vào các hệ thống làm mát bên ngoài như quạt và thay vào đó là các hệ thống làm mát bằng laze tích hợp. Tiềm năng của công nghệ còn làm giảm tối đa nhiệt và kéo dài tuổi thọ pin cho các thiết bị cầm tay như máy tính bảng và điện thoại thông minh.

Theo giáo sư Xiong Qihua, nếu có thể khai thác sức mạnh làm mát của laze, các thiết bị y học cần làm mát cực nhanh như MRI chỉ cần một thiết bị làm mát quang học nhỏ gọn thay cho cả hệ thống làm mát bằng Helium lỏng cồng kềnh hiên nay. Thêm vào đó, công nghệ này cũng loại bỏ nhu cầu sử dụng các máy nén và chất làm lạnh trong điều hòa nhiệt độ và tủ lạnh sử dụng trong nhà và xe hơi, qua đó tiết kiệm diện tích, năng lượng và giảm thiểu các khí nhà kính.

Theo lý thuyết, các chất bán dẫn có thể được làm lạnh xuống dưới mức - 20^oC. Hiện tại, nhóm nghiên cứu đang tìm cách tăng khả năng làm lạnh của công nghệ để giảm nhiệt độ xuống bằng nhiệt độ hóa lỏng của Helium, tức là - 269^oC.

Nghiên cứu trên được tài trợ bởi Đại học Nanyang, quỹ nghiên nghiên cứu hợp tác quốc gia và quỹ nghiên cứu hàn lâm thuộc Bộ giáo dục Singapo trong thời gian 3 năm.

Nguồn: www.vista.vn