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Angewandte Physik

Chipkühlung mit Ionenwind

Auch wenn die in unseren Bürocomputern verbauten Mikrochips stets kleiner und leistungsfähiger werden, hält die wachsende Effizienz der Lüfterventilatoren mit der steigenden Wärmeentwicklung bislang Schritt. Doch wie lange noch?

Durch mikroskopische Ionenwinde konnten Forscher der Purdue University im US-Bundesstaat Indiana die Kühlrate herkömmlicher Lüfter nun um 250 Prozent erhöhen. Ähnliche Ansätze hätten bislang nur Steigerungen um fünfzig Prozent erreicht. Grundlage des Verfahrens, das ohne bewegliche Teile auskommt, ist ein elektrisches Feld, das zwischen einer auf dem Chip aufgebrachten Kathode und einer in 10 Millimeter Abstand fixierten Anode angelegt wird. Es ionisiert die Luftmoleküle zwischen den Polen, sodass sie von der negativ geladenen Kathode angesaugt werden.

Der entstehende Luftstrom dient bislang lediglich dazu, einen konventionellen Lüfter zu verstärken. Dies tut er aber recht effizient: Die erreichte Kühlrate beruht unter anderem darauf, dass die Ionenwinde auch die besonders heiße Schicht von Luftmolekülen austauschen, die direkt auf der Chipoberfläche haftet. Luftströme aus Ventilatoren wehen über diese einfach hinweg.

Trotzdem: Vorerst dürften unsere PCs weiter vor sich hin surren. Der Ionenwindgenerator muss noch auf Mikrometergröße verkleinert werden, anschließend muss man viele Exemplare auf engem Raum unterbringen, um auch nur einen einzigen Chip kühlen zu können. Nicht zuletzt stehen die benötigten Spannungen in Höhe mehrerer Kilovolt dem schnellen Einsatz im Weg.

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