Sebuah metode revolusioner untuk mendinginkan elektronik telah ditemukan oleh para insinyur yang dipimpin oleh UVA, menjanjikan perangkat yang lebih cepat, lebih efisien, dan dampak transformasional di berbagai sektor teknologi.
Bayangkan dunia di mana ponsel pintar tidak akan pernah panas berapa pun banyaknya aplikasi yang berjalan, komputer super mengonsumsi lebih sedikit energi, mobil listrik mengisi daya lebih cepat, dan perangkat medis penyelamat hidup tetap dingin dan bertahan lebih lama. Visi ini selangkah lebih dekat dengan kenyataan dengan terobosan menakjubkan yang dipimpin oleh para insinyur di University of Virginia (UVA).
Dalam sebuah penelitian inovatif diterbitkan Di Nature Materials, tim yang dipimpin UVA telah menemukan cara baru yang radikal untuk menghilangkan panas secara lebih efisien dengan menggunakan boron nitrida heksagonal (hBN). Jenis kristal khusus ini memungkinkan panas bergerak seperti seberkas cahaya, melewati hambatan konvensional yang menyebabkan perangkat elektronik menjadi terlalu panas.
"Kami sedang memikirkan ulang cara kami menangani panas," kata penulis korespondensi Patrick Hopkins, seorang profesor teknik mesin dan kedirgantaraan di UVA, dalam rilis berita. "Alih-alih membiarkannya mengalir perlahan, kami mengarahkannya."
Dilema Panas Berlebihan
Teknologi modern, mulai dari telepon pintar hingga pusat data, terus-menerus berjuang melawan penumpukan panas. Saat perangkat beroperasi, perangkat menghasilkan panas, yang harus dihilangkan secara efisien untuk mencegah perlambatan, inefisiensi, dan potensi kegagalan perangkat keras.
Solusi pendinginan tradisional — seperti penyerap panas logam, kipas, dan pendingin cair — mengonsumsi daya tambahan dan menempati ruang yang berharga.
Penelitian baru ini memperkenalkan alternatif yang mengubah permainan dengan mengganti metode tradisional dengan fonon-polariton hiperbolik (HPhP). Gelombang khusus ini dapat menyalurkan panas dengan cepat melintasi material.
Transfer Panas Revolusioner
Biasanya, panas dalam perangkat elektronik menghilang seperti riak di kolam, kehilangan energi seiring bertambahnya jarak.
Metode tim ini mengubah proses ini, mengubah panas menjadi gelombang yang disalurkan dengan rapat yang bergerak cepat dan efisien. Ini mirip dengan kereta api berkecepatan tinggi yang melaju di sepanjang jalur khusus, bukan riak yang bergerak lambat.
Para peneliti menunjukkan hal ini dengan memanaskan bantalan emas kecil pada hBN. Sifat unik hBN membangkitkan energi panas menjadi gelombang polaritonik yang bergerak cepat, yang langsung membawanya menjauh dari antarmuka antara emas dan hBN.
"Metode ini sangat cepat," imbuh penulis pertama Will Hutchins, kandidat doktor teknik mesin dan kedirgantaraan di UVA. "Kami melihat panas bergerak dengan cara yang sebelumnya tidak mungkin terjadi pada material padat. Ini adalah cara yang benar-benar baru untuk mengendalikan suhu pada skala nano."
Implikasi Masa Depan
Meskipun prosesnya masih dalam tahap awal, dampak potensialnya sangat besar. Dampaknya dapat berupa:
- Ponsel pintar dan laptop yang lebih cepat dan lebih efisien: Perangkat yang tidak terlalu panas dapat beroperasi pada kecepatan lebih tinggi tanpa menguras masa pakai baterai dengan cepat.
- Mobil listrik yang ditingkatkan: Baterai yang lebih dingin dapat diisi lebih cepat dan memiliki umur pakai yang lebih panjang.
- Peningkatan AI dan pusat data: Alat komputasi yang lebih canggih dapat beroperasi lebih keras dengan konsumsi energi yang lebih sedikit.
- Teknologi medis canggih: Implan dan perangkat pencitraan yang lebih tahan lama dan lebih andal dapat dikembangkan.
“Penemuan ini dapat mengubah cara kita merancang segala hal mulai dari prosesor hingga pesawat ruang angkasa,” tambah Hopkins.
Terobosan ini menandai masa depan di mana teknologi beroperasi lebih dingin, lebih cepat, dan lebih efisien, menandai kemajuan signifikan dalam perang melawan perangkat elektronik yang terlalu panas.
Sumber: University of Virginia