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Una computadora portátil refrigerada con viento iónico
Cualquiera que use una computadora portátil estará familiarizado con el zumbido que hace el ventilador cuando se activa cuando la temperatura del procesador alcanza alrededor de 100 ° F. A medida que las computadoras portátiles y otros dispositivos electrónicos se han vuelto más pequeños y delgados, los investigadores han comenzado a buscar métodos de enfriamiento alternativos que agreguen menos volumen y sean más silenciosos.
Enfriamiento: Estas imágenes infrarrojas muestran el sistema de enfriamiento iónico de Tessera en acción. Una vez que se enciende el dispositivo, una columna de aire aleja el calor del sistema.
Una idea novedosa es enfriar un sistema mediante el uso de iones para empujar las moléculas de aire a través de un microprocesador caliente, creando así una brisa refrescante. Los llamados sistemas de enfriamiento iónico ya se han demostrado en laboratorios de investigación antes, pero ahora Tarjeta , una empresa internacional de envasado de chips con sede en San José, CA, ha demostrado un sistema de enfriamiento iónico integrado en una computadora portátil en funcionamiento.
Investigadores de Tessera y la Universidad de Washington presentaron detalles del sistema de enfriamiento iónico en el Simposio IEEE Semi-Therm en marzo. El sistema puede extraer aproximadamente un 30 por ciento más de calor de una computadora portátil que un ventilador convencional, y las pruebas de laboratorio muestran que potencialmente podría consumir solo la mitad de la energía, dice la compañía.
El enfriador iónico se basa en el trabajo realizado originalmente en 2006 por Alexander Mamishev , profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Washington, y sus colegas. El año pasado, Tessera obtuvo la licencia de la tecnología, y desde entonces la compañía la ha modificado para que quepa en una computadora portátil. Además de eliminar el calor de manera más eficiente que un ventilador, tiene un funcionamiento silencioso, sin partes móviles, dice Mamishev. Este es un gran hito.
El trabajo inicial se centró en los principios, dice Ken Honer, director de investigación y desarrollo de Tessera. Ahora nos centramos en optimizarlo y adaptarlo a factores de forma pequeños. Esto incluye no solo computadoras portátiles, sino también sistemas de juegos, proyectores y servidores, dice.
Los desarrollos de Tessera ciertamente muestran el potencial de enfriamiento EHD, dice Suresh Garimella , que es profesor de ingeniería eléctrica en Purdue y director de la universidad Centro de Investigación de Tecnologías de Refrigeración . Sus resultados son un paso positivo para esta tecnología.
El enfriador iónico de Tessera se encuentra cerca de una ventilación dentro de la computadora portátil. Los tubos de calor, que transfieren calor mediante la evaporación y condensación de un fluido, extraen el calor de las unidades de procesamiento de la computadora y lo dirigen hacia el sistema de enfriamiento iónico. Dentro del dispositivo de enfriamiento iónico hay dos electrodos: uno que ioniza moléculas de aire como el nitrógeno y otro que actúa como receptor de esas moléculas. Cuando se aplica un voltaje entre los dos electrodos, los iones fluyen desde el electrodo emisor al colector. A medida que se mueven, su impulso empuja las moléculas de aire neutrales a través de un punto caliente, enfriándolo.
Uno de los principales desafíos de la integración de un sistema de enfriamiento iónico en una computadora portátil fue diseñar un convertidor de voltaje suficientemente compacto capaz de convertir los 12 voltios de CC de la batería de la computadora portátil en los aproximadamente 3.000 voltios necesarios para operar el enfriador. Utilizando una fuente de alimentación de una lámpara fluorescente de cátodo frío, los ingenieros de la empresa pudieron construir una fuente de solo tres centímetros cuadrados.
Tessera no es la única empresa que considera la brisa iónica como un medio para enfriar la electrónica de consumo. Los investigadores del propio laboratorio de Garimella en Purdue han demostrado una tecnología similar, que está siendo desarrollada comercialmente por una empresa emergente de Silicon Valley llamada Ventiva.
Sin embargo, ninguna de las dos tecnologías está lista para la próxima generación de computadoras portátiles. Un gran desafío será garantizar la fiabilidad de los electrodos. Las computadoras portátiles están diseñadas para funcionar durante al menos 30.000 horas y, en las primeras pruebas del sistema de enfriamiento iónico, ciertos materiales de los electrodos se corroían demasiado rápido. Sin dar detalles, debido a las patentes pendientes, Honer dice que los ingenieros de la compañía han identificado mejores materiales y se están enfocando en optimizar su vida útil.
Otro obstáculo para la tecnología es la acumulación de polvo. Honer dice que sus ingenieros están tratando de asegurarse de que el enfriador iónico sea tan insensible al polvo como un ventilador. Agrega que una forma de proteger el enfriador de partículas potencialmente dañinas es usar un prefiltro.
Según Craig Mitchell, vicepresidente senior de la división de interconexión, componentes y materiales de Tessera, la compañía planea estar preparada para comercializar el próximo año. Mitchell no pudo decir cuánto costará el enfriador iónico, pero dijo que estaría en el estadio de donde debe estar.
Honer advierte, sin embargo, que la tecnología aún es relativamente joven. Todavía es bastante temprano en su curva de adopción, dice.