Naukowcy z Chin odkryli efekt barokaloryczny rozpuszczania. Nowa technologia chłodzenia obniża temperaturę o 30°C w 20 sekund

Zespół badawczy z Institute of Metal Research podległego Chińskiej Akademii Nauk opublikował w prestiżowym czasopiśmie Nature wyniki badań nad nowym typem efektu chłodzącego. Odkryty efekt barokaloryczny rozpuszczania wykorzystuje roztwory soli, które pod wpływem zmiany ciśnienia potrafią w sekundę pochłonąć ogromne ilości ciepła. Chodzi o zjawisko na tyle wydajne, że temperatura roztworu spada o blisko 30 stopni Celsjusza w zaledwie 20 sekund.

Chińscy naukowcy odkryli efekt barokaloryczny rozpuszczania w roztworach solnych, który pozwala na obniżenie temperatury cieczy o niemal 30 stopni Celsjusza w ciągu 20 sekund bez tradycyjnej kompresji, co może zrewolucjonizować chłodzenie centrów danych i procesorów.

Arctic MX-7 - następca popularnej pasty termoprzewodzącej Arctic MX-6. Lepsze temperatury i trochę wyższe ceny

Sedno odkrycia polega na wykorzystaniu wodnego roztworu tiocyjanianu amonu (NH₄SCN), soli o nietypowych właściwościach rozpuszczalności. Pod wysokim ciśnieniem sól ta wytrąca się z roztworu i uwalnia ciepło. Najistotniejszy moment następuje podczas dekompresji. Wtedy krystaliczny NH₄SCN gwałtownie rozpuszcza się ponownie, pochłaniając masywną ilość energii termicznej z otoczenia. W temperaturze pokojowej pozwala to obniżyć temperaturę cieczy o 26,8 stopnia Celsjusza, a przy wyższych temperaturach efekt chłodzący jest jeszcze silniejszy. Dla porównania, klasyczne systemy AiO znane z chłodzenia procesorów w komputerach stacjonarnych (jak choćby popularny Arctic Liquid Freezer III) pracują na zasadzie ciągłego obiegu medium i równomiernego odprowadzania ciepła, ale ich wydajność jest ograniczona przez fizyczne właściwości płynu i konstrukcję wymiennika. Tutaj mechanizm działa zupełnie inaczej, gdyż jest to reakcja chemiczna wyzwalana ciśnieniem.

System chłodzenia serwera z NVIDIA GB300 NVL72 kosztuje tyle co dobre auto. Oto prawdziwa cena rewolucji AI w centrach danych

Badacze pod kierunkiem Li Binga zaprojektowali czterofazowy cykl roboczy. Są to sprężanie z podgrzewaniem, oddawanie ciepła do otoczenia, dekompresja z chłodzeniem i transfer uzyskanego efektu chłodzenia. Symulacje pokazują, że pojedynczy cykl może pochłonąć 67 dżuli na gram roztworu przy sprawności energetycznej sięgającej 77 proc. To wartości znacząco wyższe niż w materiałach stałych o efekcie kalorycznym, które od lat borykają się z problemem słabego przewodzenia ciepła. Ciecz natomiast jest jednocześnie nośnikiem chłodu i medium transportującym energię.

Chińczycy rozwiązali problem przegrzewania chipów. Microsoft i NVIDIA mogą zapomnieć o gigantycznych systemach chłodzenia

Potencjalnym obszarem zastosowań są przede wszystkim centra danych obsługujące infrastrukturę sztucznej inteligencji. Dzisiejsze rozwiązania jak chłodzenia wodne czy immersyjne chłodzenie olejowe wymagają ciągłego zasilania i odprowadzania ogromnych ilości ciepła. System wykorzystujący efekt barokaloryczny rozpuszczania mógłby działać jak bufor termiczny reagujący na nagłe skoki obciążenia GPU podczas treningu modeli AI, czyli tam, gdzie liczy się szybka reakcja i zdolność pochłonięcia intensywnego impulsu ciepła w krótkim czasie. Pozostaje pytanie o praktyczną skalę wdrożenia, koszty energetyczne ponownego sprężania po każdym cyklu oraz odporność korozyjną układu w długoterminowej eksploatacji przemysłowej. Technologia wciąż znajduje się na etapie laboratoryjnym, ale publikacja w Nature i zainteresowanie ze strony chińskich ośrodków badawczych sygnalizują, że prace nad komercjalizacją mogą być kwestią lat, a nie dekad.