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科学家发现硅同位素纳米线可降低芯片的温度

2022-05-18 17:10
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众所周知,电子设备一旦处于运行状态,必然会产生热量,任其堆积,温度过高将影响到电子设备的性能,如手机发烫、电脑散热等。而这也是缩小电子设备的主要难题之一,但或许这个难题即将被打破。
近日,科学家发现由某种硅的同位素制成的纳米线比普通硅的导热性能好150%,有望大幅降低计算机芯片的温度。随着科技迭代更新,冷却技术得到阶段提升,但随着电子设备尺寸越来越小,有效散热也变得越来越难。

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科学家在研究中发现“硅-28(Si-28)”的特殊硅同位素,同位素是一种含有不同数量中子的特定元素的原子,目前约有92%的硅以“硅-28”形式存在,5%以“硅-29”形式存在,剩余的3%以“硅-30”形式存在。
一般来说,在计算机芯片中,这些同位素具有相同的电子功能,但研究中发现Si-29 和 Si-30 的“杂质”会中断热量的流动。
在以往研究中,科学家发现用纯Si-28制成的散装元件可将热传导提高10%,然而当时仍未得到重视,直到现在,科学家利用由纯Si-28制成的的纳米线测试其导热效果。
据了解,研究小组将宽度仅为90纳米的Si-28纳米线置于两个微加热器垫之间,并对其中一个施加电流,以便产生的热量通过纳米线流向另一个。
原本科学家的预期结果是20%作用,但令人惊讶的是,实验结果证实,由纯Si-28制成的纳米线性能上比天然硅纳米线高150%。在实验过程中,由纯Si-28制成的纳米线外层形成一层二氧化硅,有效地抚平了通常粗糙的表面,使其散射热量,加上没有其他同位素的缺陷,使得热量得以顺利通过纳米线的核心。
当然由于成本和技术限制,现阶段无法大规模应用纯Si-28制成的纳米线,但未来可期。

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