Сегодня 19 октября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные доказали, что тепло может течь как вода — это новые горизонты в охлаждении чипов и не только

Учёные из Федеральной политехнической школы Лозанны EPFL теоретически показали, что в высокоупорядоченных и очень чистых кристаллах тепло может вести себя подобно жидкости. Вместо привычного рассеивания тепла от горячего к холодному, в чистых кристаллах возникает направленный поток с вихрями и даже обратным течением тепла. Это условно как обхватить ладонями чашку с горячим чаем и начать замерзать. Невероятно? Только не для квантовой механики.

 Источник изображения: EPFL

Источник изображения: EPFL

В принципе, учёные ещё 60 лет назад пришли к заключению, что в рамках квантовой механики тепло может вести себя как жидкость, точнее, может быть представлено в виде фононной гидродинамики. Фононы — это квазичастицы, переносящие тепло. Это кванты энергии согласованного колебательного движения атомов твёрдого тела, образующих идеальную кристаллическую решётку.

Согласно второму закону термодинамики, колебания распространяются от более горячих (с большей энергией) к более холодным атомам. Учёные показали, что в определённых условиях фононы образуют направленный поток с завихрениями и даже обратным течением тепла. Это означает, что тепло способно двигаться из более холодных областей в более тёплые, создавая отрицательный перепад температуры и отрицательное тепловое сопротивление. И такое поведение не противоречит второму закону термодинамики, поскольку общая энтропия системы продолжает расти.

Явление объясняется тем, что в чистых кристаллах столкновения фононов сохраняют импульс, позволяя теплу течь коллективно, как несжимаемая жидкость. Исследователи разложили гидродинамическое уравнение на ключевые элементы поведения потока, показав, что обратный поток максимально усиливается именно при почти несжимаемом режиме: поток не «сдаётся» сопротивлению, а перенаправляется вспять, формируя вихри. Теоретическая модель и численные симуляции на двумерной полоске кристаллического графита подтвердили возможность такого эффекта и дали аналитический инструмент для его количественного описания и оптимизации.

Эта работа впервые дала полное аналитическое объяснение физики обратного теплового потока. Ранее подобные эффекты наблюдались только в численных расчётах, но новая формулировка раскрывает, как именно вихревые структуры и минимальная сжимаемость приводят к отрицательному сопротивлению. Это открывает путь к целенаправленному проектированию материалов и устройств, где тепло можно активно «перекачивать» в нужном направлении.

Практическое значение открытия огромно: эффективное управление теплом критично для современной электроники, где перегрев ограничивает производительность чипов, батарей и компонентов дата-центров. Гидродинамический обратный поток может использоваться для предотвращения локального перегрева (например, отвода тепла от аккумулятора смартфона), снижения энергопотерь и повышения КПД систем. Модель применима не только к фононам, но и к другим носителям (электронам, экситонам), что делает её универсальным инструментом для будущих технологий теплового регулирования в наноэлектронике и энергетике.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Samson: A Tyndalston Story станет последней игрой Liquid Swords — студия создателя Just Cause закрывается, но он уже готовит новую 16 мин.
Хакерам грозит безработица: ИИ-агенты освоили сложные кибервторжения без участия человека 2 ч.
И кофе сварить, и демонов пострелять: энтузиаст запустил классическую Doom на эспрессо-машине 2 ч.
Глава Konami считает разработчиков игр важнее ИИ — человеческий фактор остаётся ключевым для индустрии 6 ч.
«РТК-ЦОД» подтвердил готовность «Облака КИИ» к размещению информационных систем 1 класса защищённости 6 ч.
Российский рынок промышленного ИИ достигнет 134 млрд рублей к 2030 году 10 ч.
Моддер выпустил инструмент, который с помощью ИИ превращает любую игру в кооперативную 10 ч.
Anthropic направит до 20 % акций на благотворительность — в том числе для борьбы с безработицей из-за ИИ 13 ч.
Разработчик экшена Samson подал на банкротство — сотрудники Liquid Swords несколько месяцев не получали зарплату 23 ч.
Анонсирован Encryption — хоррор о поисках пропавшей дочери в охваченной лесными пожарами Италии 18-10 17:57
Salience Labs привлёк $125 млн на разработку средств оптической коммутации 2 ч.
Arm AGI почти вдвое превзошёл AMD EPYC на Zen 5 по производительности на стойку — по тестам самой Arm 3 ч.
Мобильный интернет в России разогнался почти на 20 % после запуска 5G 8 ч.
Американский ИИ-бум на $10 трлн споткнулся о реальность: стройки буксуют, деньги и электричество заканчиваются 8 ч.
Старые iPhone станут донорами для новых китайских смартфонов — всё из-за дефицита памяти 9 ч.
У складного iPhone батарея оказалась меньше, чем у iPhone 18 Pro Max — Apple раскрыла точную ёмкость 9 ч.
Сдача ЦОД Nscale в норвежском Глом-фьорде отложена на полгода из-за пожара, утечек в системе охлаждения и более серьёзных проблем 10 ч.
SAMA B850 — блок питания для современных игровых ПК с сертификацией Cybenetics и не только 10 ч.
Великобритания отклонило заявку на создание 1,2-ГВт «углеродно-отрицательного» ИИ ЦОД в рамках программы AI Growth Zone 10 ч.
Microsoft: компонуемая память поможет преодолеть ограничения в ИИ-инфраструктуре 10 ч.