Znajdź zawartość

W mediach pojawiły się informacje, z których wynika, że podczas targów CES 2020 Intel zaprezentuje technologię, która pozwoli na pozbycie się wentylatorów z notebooków. Takie rozwiązanie pozwoliłoby na budowanie lżejszych i cieńszych urządzeń. Podobno na targach mają zostać zaprezentowane gotowe notebooki z technologią Intela. Część mediów pisze, że nowatorskie rozwiązanie to połączenie technologii komory parowej (vapor chamber) i grafitu. W technologii komory parowej płynne chłodziwo paruje na gorącej powierzchni, którą ma schłodzić, unosi się do góry, oddaje ciepło i ulega ponownej kondensacji. Rozwiązanie takie od lat stosuje się np. w kartach graficznych, jednak zawsze w połączeniu z wentylatorem, odprowadzającym ciepło z powierzchni, do której jest ono oddawane przez chłodziwo. Podobno Intel był w stanie pozbyć się wentylatora, dzięki poprawieniu o 25–30 procent rozpraszania ciepła. Obecnie w notebookach systemy chłodzące umieszcza się pomiędzy klawiaturą a dolną częścią komputera, gdzie znajduje się większość komponentów wytwarzającyh ciepło. Intel miał ponoć zastąpić systemy chłodzące komorą parową, którą połączył z grafitową płachtą umieszczoną za ekranem, co pozwoliło na zwiększenie powierzchni wymiany ciepła. Z dotychczasowych doniesień wynika również, że nowy projekt Intela może być stosowany w urządzeniach, które można otworzyć maksymalnie pod kątem 180 stopni, nie znajdzie więc zastosowania w maszynach z obracanym ekranem typu convertible. Podobno jednak niektórzy producenci takich urządzeń donoszą, że wstępnie poradzili sobie z tym problemem i w przyszłości nowa technologia trafi też do laptopów z obracanymi ekranami. Niektórzy komentatorzy nie wykluczają, że Intel wykorzystał rozwiązania z technologii k-Core firmy Boyd, która wykorzystuje grafit do chłodzenia elektroniki w przemyśle satelitarnym, lotniczym i wojskowym. Obecnie na rynku są dostępne przenośne komputery bez wentylatorów, są to jednak zwykle ultrabooki czy mini laptopy. Pełnowymiarowych maszyn jest jak na lekarstwo i nie  są to rozwiązania o najmocniejszych konfiguracjach sprzętowych. « powrót do artykułu

Naukowcom z Instytutu Optyki University of Rochester udało się zmusić wodę by krążyła w pionie, wspinając się po krzemowej powierzchni bez pomocy pomp i innych urządzeń mechanicznych. Ich odkrycia mogą w przyszłości posłużyć do produkcji nowych systemów chłodzenia układów scalonych. Chunlei Guo i Anatoliy Vorobyev, o których pracy informowaliśmy w ubiegłym roku, wykorzystali wyjątkowo krótkie, silne impulsy lasera do stworzenia odpowiednich żłobień na powierzchni krzemu. To właśnie one powodują, że woda pnie się w górę. Przy wielkościach liczonych w skali nano molekuły krzemu oddziałują na molekuły wody silniej, niż inne molekuły wody. To pozwala na przepływ. Stworzenie za pomocą lasera odpowiednich kanałów na powierzchni umożliwia sterowanie tym przepływem. Molekuły wody poruszają się w górę, gdyż każda z nich "chce" zetknąć się z krzemem. Ruch odbywa się z prędkością 3,5 centymetra na sekundę.

Poza niedźwiedziami duże ssaki Europy Środkowej pozostają aktywne przez cały rok. W jaki sposób np. jelenie są w stanie przetrwać na zapasach tłuszczu? Obniżają tętno i temperaturę w kończynach. Jak widać, przechłodzone stopy nie zawsze są czymś niepożądanym... Christopher Turbill i zespół z Uniwersytetu Weterynaryjnego w Wiedniu umieścili w żwaczach 15 samic jelenia specjalne nadajniki. Dzięki temu mogli przez 18 miesięcy, w tym 2 zimy, monitorować nie tylko tętno, ale i temperaturę żołądka. Zwierzęta żyły w prawie naturalnych warunkach, ale ściśle kontrolowano spożywane przez nie pokarmy, m.in. ilość i zawartość białka. Poza tym Austriacy śledzili temperaturę otoczenia i wykorzystywali dobrodziejstwa modelowania statystycznego, by oddzielić wpływ różnych czynników, np. połykania śniegu, na metabolizm. Okazało się, że tętno jeleni spadało w zimie bez względu na to, ile pokarmu spożywały. Liczba uderzeń serca obniżała się stopniowo z 65-70 w maju do ok. 40 zimą, nawet jeśli zwierzętom dostarczano dużo wysokobiałkowej paszy. Tętno jest dobrym wskaźnikiem metabolizmu, a więc jego spadek pokrywał się idealnie z okresem, kiedy zwykle pożywienia brakuje - mimo że nasze zwierzęta zawsze mają co jeść. To pokazuje, że jelenie są w jakiś sposób zaprogramowane na zachowywanie rezerw w czasie zimy. Znaczny wzrost tętna na wiosnę w okresie rozrodu nie był związany ze zmianą w dostępności pokarmu, dlatego należy go uznać za kolejny element wrodzonego programu. Tak jak naukowcy przewidywali, obniżenie zimą racji żywnościowych jeleni prowadziło do jeszcze większego obniżenia tętna. Co ciekawe, podobny efekt odnotowano również latem. Sugeruje to, że wywołuje go nie tylko spadek natężenia trawienia. Jelenie muszą aktywnie ograniczać metabolizm w odpowiedzi zarówno na zimę, jak i niedobory pożywienia w innych porach roku. Austriacy ustalili, że spadkowi tętna towarzyszyło obniżenie temperatury żołądka. Oznacza to, że jelenie dostosowują wydatkowanie energii, regulując produkcję wewnętrznego ciepła. Ponieważ okazało się, że stosunkowo nieduże zmiany w temperaturze żołądka wpływały na metabolizm silniej niż można by się spodziewać, należało przypuszczać, że istnieje jakiś dodatkowy mechanizm oszczędzania energii. W ramach wcześniejszych badań zademonstrowano, że jelenie potrafią skutecznie obniżać temperaturę kończyn i innych wystających części ciała, odpowiedzi na pytanie od dodatkowy mechanizm chłodzący trzeba zatem poszukiwać właśnie tutaj. W tym kontekście nieznaczny spadek temperatury żołądka stanowi zaledwie zmianę towarzyszącą. Jeden z członków zespołu, Walter Arnold, sądzi, że duże zwierzęta wykorzystują do chłodzenia swoje gabaryty. Umożliwiają im drastyczne ograniczenie metabolizmu bez konieczności dużego zmniejszania temperatury wewnętrznej. Wystarczy chłodzenie peryferyjne.

Chroniąc się przed przejmującym chłodem arktycznych zim, renifery rozwinęły grubą okrywę włosową. Z jednej strony zapewnia im to doskonałą izolację przed chłodem i wiatrem, z drugiej jednak ogranicza możliwość chłodzenia podczas wysiłku. Chcąc sprawdzić, jak zwierzęta radzą sobie z tym problemem, biolodzy z Norwegii nauczyli je korzystać z bieżni. Dzięki temu odkryli, że stosują 3 strategie, w tym dwa rodzaje dyszenia. Sapanie z otwartym pyskiem pozwala przez pewien czas chłodzić mózg, później jednak włącza się selektywne oziębianie tego narządu. Arnoldus Blix i Lars Folkow z Uniwersytetu w Tromsø współpracowali z Larsem Walløe z Uniwersytetu w Oslo. Naukowcy ustalili, że renifery chłodzą się, wdychając duże ilości zimnego powietrza, a ciepło oddają, dysząc. Podczas eksperymentu panowie monitorowali temperaturę mózgu, tempo oddechu i przepływ krwi przez kilka głównych naczyń głowy. Nauczyli renifery, by kłusowały na bieżni z prędkością 9 km na godzinę w temperaturze od 10 do 30°C. Okazało się, że na początkowych etapach biegu tempo oddychania wzrastało z 7 do 260 oddechów na minutę. Wzrastał też napływ krwi do pyska. Wdychając zimne powietrze przez nos i odparowując wodę z błon śluzowych w zatokach (czyli dysząc z zamkniętym pyskiem), zwierzęta obniżały temperaturę krwi przed wysłaniem jej żyłą szyjną wewnętrzną do reszty organizmu, by schłodzić wytwarzające ciepło pracujące mięśnie. Po jakimś czasie renifery wystawiały mokry język. Język jest duży i dobrze unaczyniony. Nawilżanie sprzyja parowaniu, a więc rozpraszaniu ciepła - tłumaczy Blix. Strategia dyszenia jak pies sprawdzała się do momentu, kiedy temperatura mózgu rosła do krytycznych 39 stopni Celsjusza. Wtedy uruchamiany był wybiórczy mechanizm chłodzenia tego narządu: ostudzona żylna krew z nosa nie płynęła do ciała, ale prosto do głowy. Tam przemieszczała się siecią wymieniających ciepło naczyń, chłodząc krew tętniczą przeznaczoną dla mózgu. Blix przyznaje, że początkowo nie sądził, że 3. z opisanych strategii się sprawdzi. Tylko 2% pojemności oddechowej przechodzi [przecież] przez nos zwierzęcia dyszącego z otwartym pyskiem. By zmienić zdanie, wystarczyło obliczyć ilość powietrza wdychanego przez biegnącego renifera oraz uwzględnić niską temperaturę otoczenia. Szybko stało się jasne, że zwierzę aspiruje wystarczająco dużo chłodnego powietrza, aby skutecznie chłodzić mózg. Biolodzy zaobserwowali wcześniej podobną umiejętność u owiec i zastanawiali się, czy wszystkie kopytne potrafią selektywnie chłodzić swoje mózgi. Eksperymenty na reniferach uprawdopodobniają tę hipotezę.

Każdy, kto miał do czynienia z komputerem wie, że podczas pracy urządzenie to emituje ciepło. Tymczasem fizycy teoretyczni doszli do wniosku, że procesy obliczeniowe mogą czasem nie tylko nie generować ciepła, ale nawet chłodzić. Profesor Renato Renner ze Szwajcarskieg Instytut Technologii (ETH) i Vlatko Vedral z Narodowego Uniwersytetu Singapuru i University of Oxford wraz z kolegami opisali w piśmie Nature w jaki sposób usuwanie danych może wywoływać efekt chłodzenia zamiast generować ciepło. Uczeni zauważyli, że w pewnych warunkach gdy pojawia się kwantowe splątanie, dochodzi do chłodzenia. Niewykluczone, że możliwe będzie wykorzystanie tego efektu do chłodzenia superkomputerów. Uzyskanie kontroli na poziomie kwantowym, co jest konieczne do wykorzystania tego zjawiska do chłodzenia superkomputerów, będzie trudne ale nie niemożliwe. W ciągu ostatnich 20 lat byliśmy świadkami olbrzymiego postępu w technologiach kwantowych - mówi Vedral. Już dzisiaj, jego zdaniem, technika pozwala na przeprowadzenie eksperymentu z udziałem kilku bitów, który pozwoliłby na potwierdzenie teoretycznych obliczeń. W roku 1961 Rolf Landauer, fizyk pracujący dla IBM-a sformułował swoją zasadę mówiącą, że wymazanie bitu informacji wymaga utraty energii w postaci ciepła. Wykazał też, że istnieje fizyczna granica minimalnego wydatku energii potrzebnego do wykasowania informacji. A to z kolei oznacza, że nadejdzie chwila, w której nie będzie możliwe zmniejszenie produkcji ciepła, co przy rosnącym zagęszczeniu układów elektronicznych i ich coraz bardziej wydajnej pracy oznacza, iż będą one produkowały coraz więcej ciepła. Obecnie taka sytuacja nam nie grozi, ale profesor Renner przewiduje, że granicę wyznaczoną przez Landauera możemy osiągnąć w ciągu 10-20 lat. Ciepło generowane przez usuwanie danych z 10-terabajtowego HDD liczone jest w milionowych częściach dżula. Jednak ilość ta sumuje się, gdy wykonujemy wielu operacji kasowania w ciągu sekundy. Naukowcy dodali do zasady Laudauera rozważania na temat wartości kasowanego bitu. Jeśli znamy zawartość komórki pamięci, którą kasujemy, to teoretycznie możliwe jest usunięcie bitu w taki sposób, że możliwe będzie jego odtworzenie. Już wcześniej dowiedziono, że tego typu „odwracalne" kasowanie nie generuje ciepła. W swoich rozważaniach Renner i Vedral posuwają się o krok dalej. Dowiedli oni teoretycznie, że jeśli kasowany bit jest kwantowo splątany ze stanem obserwatora, obserwator może wycofać energię cieplną z systemu w czasie usuwania bitów. A to oznacza, że kasowanie będzie chłodziło komputer. Aby dojść do takich wniosków uczeni połączyli to, co na temat entropii mówią teoria informacji i termodynamika. W teorii informacji entropia to wynik pomiaru gęstości informacji. Dzięki niej dowiadujemy się np. jaką ilość miejsca w pamięci zajmie dana informacja po optymalnym skompresowaniu. W termodynamice entropia związana jest z nieuporządkowaniem systemu, np. rozłożeniem molekuł w gazie. Zwiększanie entropii wiąże się tutaj zwykle z dodawaniem energii w postaci ciepła. Profesor Renner stwierdza: Wykazaliśmy, że w obu przypadkach na poziomie mechaniki kwantowej entropia opisuje to samo zjawisko. W obu przypadkach należy ją rozważać jako brak wiedzy. Należy przy tym wziąć pod uwagę fakt, że obiekt nie ma stałej entropii, ale zależy ona od obserwatora. Jeśli zatem dwie osoby będą usuwały te same dane, ale jedna z nich będzie miała większą wiedzę o danych, to będzie postrzegała je jako posiadające mniejszą entropię, a zatem będzie mogła użyć mniej energii do ich usunięcia. W fizyce kwantowej entropia może czasem przybierać wartość ujemną. Na gruncie fizyki klasycznej posiadanie idealnych informacji o systemie oznacza, że obserwator uznaje, iż entropia systemu jest zerowa. Jednak splątanie daje obserwatorowi wiedzę większą niż kompletna, gdyż korelacje kwantowe są silniejsze niż klasyczne. A to prowadzi nas do wniosku, że entropia ma wartość ujemną. Zatem na gruncie fizyki klasycznej kompletna wiedza o pamięci komputerowej pozwala usunąć informacje bez wydatkowania energii. Teraz naukowcy pokazali, że przy splątaniu kwantowym i posiadaniu informacji większej niż kompletna usuwanie danych związane jest z wycofaniem ciepła z systemu i zamianę go na użyteczną formę energii. Renner podkreśla jednak, że nie ma mowy o stworzeniu w ten sposób perpetuum mobile. Dane usuwane są tylko raz, więc nie można z nich ciągle tworzyć energii. Ponadto ich usunięcie prowadzi do zaniku splątania kwantowego i konieczne jest dostarczenie energii, by system powrócił do stanu pierwotnego. Działamy na granicy drugiej zasady termodynamiki. Jeśli ruszysz się o krok dalej to je złamiesz - stwierdził Vedral.

W Georgia Tech Research Institute (GTRI) powstaje materiał, który ma pomóc w chłodzeniu niewielkich urządzeń elektronicznych używanych w systemach wojskowych. Mieszanina srebra i diamentów charakteryzuje się wyjątkowo dobrym przewodnictwem ciepłym przy jednoczesnej słabej rozszerzalności. Kolejne zalety tego materiału to możliwość manipulowania stosunkiem srebra do diamentów dzięki czemu można dopasowywać jego właściwości do zastosowań oraz możliwość zastosowania jego niezwykle cienkiej warstwy. Jason Nadler, szef zespołu badawczego mówi, że wstępne testy wykazały, że warstwa materiału o grubości 250 mikrometrów, którego 50 procent stanowią diamenty, obniża temperaturę z 285 do 181 stopni Celsjusza. Zwiększając odsetek diamentów (a może ich być w materiale nawet 85%) uzyskujemy lepsze przewodnictwo cieplne. Obecnie żaden inny materiał nie jest w stanie zapewnić tak dobrego rozpraszania ciepła przy tak cienkiej warstwie. Diament to najlepiej przewodzący ciepło materiał naturalny. Jego przewodność cieplna wynosi 2000 wat na metr Kelwin. Wartość dla srebra to 400 W/(m-K). Oczywiście idealnym materiałem do odbioru ciepła byłby diament, jednak dodawanie srebra jest konieczne, by związać luźne fragmenty diamentu (uczeni z GTRI stosują kawałki wielkości ziarnka piasku), precyzyjnie przyciąć materiał do układu, który ma być chłodzony, dostosować rozszerzalność materiału do rozszerzalności chłodzonego układu oraz stworzyć wydajny wymiennik ciepła pomiędzy kawałkami diamentu. Ponadto srebro pozwala na łatwe przymocowanie materiału do powierzchni chłodzonych układów.

Doktor Bruno Michel z IBM Zurich twierdzi, że w ciągu kilkunastu lat mogą powstać superkomputery wielkości... kostki cukru. Będzie to możliwe dzięki nowemu podejściu do projektowania komputerów, które umożliwi układanie procesorów jeden na drugim. Układy będą chłodzone wodą przepływającą pomiędzy nimi. Architektura, nad którą pracuje IBM, nie ma jednak na celu zmniejszanie wielkości superkomputerów, a zbudowanie energooszczędnych maszyn. Obecnie około 2% światowego zużycia energii przypada na sprzęt komputerowy. Zdaniem Michela, w przyszłości musimy skupić się nie na zwiększaniu mocy komputerów a na zmniejszaniu przez nie zużycia energii. Michel wraz z zespołem zaprezentowali prototypowy system Aquasar. Rozmiarami przekracza on znacznie kostkę cukru, gdyż jest większy od lodówki. Jednak Aquasar zużywa o niemal 50% mniej energii niż najbardziej wydajne superkomputery. Jak zauważył Michel, w przeszłości podstawowym problemem były ceny sprzętu. Przed 50 lat pojedynczy tranzystor kosztował dolara. Obecnie koszty produkcji pojedynczego tranzystora są stukrotnie mniejsze od kosztów wydrukowania pojedynczego znaku na papierze. Tak znaczący spadek cen spowodował, że koszty nie są już przeszkodą na drodze do powstania superkomputerów przyszłości. Tym, co martwi specjalistów, są koszty energii potrzebnej mu do pracy. Michel przewiduje, że w przyszłości koszty operacyjne centrum bazodanowego będą wyższe niż koszty jego budowy. A do gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na energię przyczynia się konieczność chłodzenia systemów komputerowych. Dlatego też coraz większą wagę przywiązuje się do zużycia energii. Obecnie najbardziej wydajne superkomputery są w stanie wykonać około 770 milionów operacji na sekundę zużywając przy tym 1 wat mocy. Aquasar zużywa 1 wat wykonując 1,1 miliarda operacji na sekundę. System jest jednak dość duży, dlatego też Michel i jego zespół pracują nad jego zmniejszeniem. "Obecnie zbudowaliśmy system Aquaser, który składa się z szafy pełnej procesorów. Planujemy, że za 10-15 lat zmniejszymy go do rozmiarów kostki cukru" - mówi Michel. Przed naukowcami piętrzą się jednak poważne problemy. Samo dostarczenie danych do miejsca, gdzie są one używane do przeprowadzenia obliczeń wymaga 1000-krotnie więcej energii niż jest zużywane podczas liczenia. Ponadto samo przesyłanie danych jest głównym czynnikiem opóźniającym wszelkie operacje logiczne. Systemy muszą być zatem chłodzone nie tylko tam, gdzie odbywają się obliczenia, ale również i tam, gdzie przesyłane są dane. Zapewnianie odbioru ciepła jest niezwykle skomplikowaną operacją. Jak mówi Michel, układ składający się z 1 miligrama tranzystorów wymaga obecnie urządzeń chłodzących o wadze 1 kilograma. Potrzebne jest zatem nowe podejście do kwestii przesyłania danych, obliczeń i chłodzenia. Im większy dystans dzieli układy, tym więcej energii jest zużywane i tym więcej ciepła wydzielane. Rozwiązaniem problemu byłoby układanie procesorów na sobie. Taka architektura wymaga jednak opracowania nowych systemów chłodzących.

Ekologiczne dachy, które chłodzą miasta czy zużywają nadmiar dwutlenku węgla, tworzy się, obsadzając je roślinami. Powszechnie uznaje się, że do tego celu najlepiej nadają się różne gatunki rozchodników (Sedum), ponieważ mogą wytrzymać długi czas bez podlewania albo deszczu. Tijana Blanusa z brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Ogrodniczego znalazła jednak lepszych kandydatów do zadań specjalnych tego typu... Po co komu rośliny na dachu, pomijając aspekt estetyczny czy rekreacyjny takiego zabiegu? Powodów można wymienić co najmniej kilka. Po pierwsze, zieleń absorbuje mniej ciepła niż beton, co ma spore znaczenie latem i późną wiosną. Budynek nie nagrzewa się, a jego właściciel oszczędza, nie uruchamiając klimatyzacji. Dodatkowe chłodzenie zapewnia też proces ewapotranspiracji, czyli parowania terenowego – obejmuje on parowanie z gruntu (ewaporację) i transpirację (parowanie zachodzące za pośrednictwem aparatów szparkowych, skórki i przetchlinek roślin). Po drugie, rośliny zmniejszają ryzyko powodzi, zatrzymując deszczówkę. Po trzecie wreszcie, dachowi przedstawiciele flory absorbują CO2, wykorzystując go w ramach fotosyntezy. Blanusa postanowiła porównać różne gatunki rozchodników z czyśćcem wełnistym (Stachys byzantina) i bergenią sercowatą (Bergenia cordifolia). Chciała sprawdzić, jak odmienności w kształcie i budowie liści wpływają na panującą nad nimi temperaturę. Okazało się, że w okresie 2 lat eliptyczne, pokryte gęstymi włoskami (kutnerem) liście czyśćca zawsze były najchłodniejsze, nawet w okresie silnego stresu. Liście innych roślin były o kilka stopni cieplejsze niż wtedy, gdy je podlewano, a liściom S. byzantina [nazywanego po angielsku jagnięcymi uszami] udawało się zachować niższą temperaturę od gatunków pozbawionych włosków. Kiedy Brytyjka umieściła termometr 20 cm nad każdą z roślin, odkryła, że w najgorętsze letnie popołudnia jego wskazania także były najniższe nad czyśćcami. Mark Simmons, ekolog z Uniwersytetu Teksańskiego, prowadził podobne eksperymenty. Naukowiec wybrał 6 zielonych dachów na terenie Austin. Ustalił, że w tamtejszym klimacie – przy częstych powodziach błyskawicznych, po których następują okresy suszy – rozchodniki zdecydowanie się nie sprawdzają. Rośliny zaczynają bowiem gnić. Wszystkie badane przez Amerykanina rośliny chłodziły znajdujące się wokół powietrze, ale trawy, np. kukurydza czy palczatka Gerarda (Andropogon gerardii), najlepiej radziły sobie z okresowym nadmiarem deszczówki.

Naukowcy ze szwedzkiego Instytutu Technologii zauważyli, że po dodaniu do wody niewielkiej ilości nanocząstek, zdolność płynu do przewodzenia ciepła zwiększyła się aż o 60%. To niezwykle ważne odkrycie, które pozwoli np. na znaczne oszczędności energii zużywanej obecnie do chłodzenia potężnych farm serwerowych. Na razie testy wykazały, że najlepiej sprawują się nanocząstki tlenków metali, takich jak cynk czy miedź. Używamy nanopłynów, czyli płynów zawierających nanocząstki rozprowadzone w taki sposób, by zwiększyć zdolność płynu do przewodzenia ciepła - powiedział reporterom CNN Mamoud Muhammed. Ograniczenie zużycia energii przez farmy serwerowe staje się coraz bardziej palącą potrzebą. Pozwoli to bowiem nie tylko zmniejszyć koszty ich utrzymania, ale również ograniczyć emisję szkodliwych substancji do atmosfery. Firma analityczna Gartner ocenia, że centra bazodanowe są odpowiedzialne za około 0,5% światowej emisji węgla do atmosfery. To mniej więcej tyle, ile emituje przemysł lotniczy. Ilość ta bardzo szybko rośnie. Aby zachęcić firmy do korzystania z chłodzenia za pomocą nanopłynów, trzeba wykazać im konkretne korzyści finansowe. Podstawowe pytanie brzmi zatem, czy nanopłyny można wykorzystać używając standardowych technik chłodzenia. Muhammed zapewnia, że tak. Większość eksperymentów została przeprowadzona właśnie za pomocą konwencjonalnych wymienników ciepła stosowanych do chłodzenia elektroniki. W ten sposób udaje się osiągnąć oszczędności rzędu 10-15 procent. Można jednak zaoszczędzić 30 do 40 procent, korzystając ze specjalnie zaprojektowanych urządzeń - mówi Muhammed. To przekłada się na kolosalne kwoty. Wielkie firmy, takie jak Google, mają farmy składające się z dziesiątków czy setek tysięcy serwerów. Nowy typ chłodzenia może zostać skomercjalizowany w ciągu 3-7 lat, wszystko zależy od tego, jak szybko uda się znaleźć idealną koncentrację nanocząsteczek w wodzie oraz przekonać inwestorów do tego pomysłu. Gdy już trafi ono na rynek, to każdy koncern będzie mógł zaoszczędzić, jak twierdzi Muhammed, co najmniej 50 dolarów rocznie na kosztach energii dostarczanej do pojedynczego urządzenia.

Lodówka to urządzenie obecne w każdym domu. Od wielu dekad chłodziarki w zasadzie niewiele się zmieniają, a są jedynie udoskonalane. Niemal każda to chłodziarka sprężarkowa (urządzenia absorpcyjne i adsorpcyjne też zaliczają się do sprężarek). Są jeszcze, wykorzystywane w innych dziedzinach, ogniwa Peltiera i to w zasadzie wszystko. Na odległym horyzoncie pojawia się jednak możliwość wykorzystania rozmagnesowywania adiabatycznego. Co to takiego? Rozmagnesowanie adiabatyczne wykorzystuje do chłodzenia tzw. efekt magnetokaloryczny. Choć znany jest on od ponad stulecia, nie znalazł wielu zastosowań, choć przydaje się jako środek pomocniczy, na przykład do osiągnięcia temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Problem jest ten sam, co w przypadku praktycznego wykorzystania nadprzewodnictwa - znalezienie odpowiednich materiałów. Efekt magnetokaloryczny to zjawisko, w którym specjalny materiał gwałtownie obniża swoją temperaturę podczas przejścia przez zmienne pole magnetyczne. Proces ten nie wymaga części mechanicznych ani stosowania gazów szkodliwych dla środowiska, aparatura wykorzystująca rozmagnesowanie adiabatyczne nie zużywa się, jest wydajniejsza o 40% od tradycyjnych metod i energooszczędna. Zajmuje także mniej miejsca od sprężarek. Czemu jeszcze nie znalazła powszechnego zastosowania? Żeby można było skonstruować domową lodówkę, potrzebna jest możliwość dość dużego obniżenia temperatury. Dziś, choć znamy sporo metali i ich stopów, które wykazują efekt magnetokaloryczny, żaden z nich nie jest aż tak wydajny, jak potrzeba. Znalezieniem odpowiednich materiałów zajmują się naukowcy z Narodowego Laboratorium Berkeley Lawrence'a (Lawrence Berkeley National Laboratory), między innymi Sujoy Roy, Jeff Kortright i Elizabeth Blackburn. Choć do osiągnięcia celu nadal jest daleko, odnotowali już znaczące sukcesy. Badany przez nich stop niklowo-manganowo-galowy po domieszkowaniu miedzą wykazał bardzo duży efekt magnetokaloryczny. Kłopot w tym, że nie wiadomo, dlaczego taka, czy inna domieszka powoduje taki, czy inny skutek. Zasada działania rozmagnesowania adiabatycznego jest w zasadzie tajemnicą. Sujoy Roy przyłączył się do zespołu Kortrighta i Blackburn właśnie po to, żeby pomóc zgłębić zagadkę. Przy użyciu rentgenowskiej spektroskopii absorpcyjnej i innych zaawansowanych technik badawczych posunięto się do przodu. Badano jak zmieniają się miejscowe właściwości elektryczne i magnetyczne poszczególnych pierwiastków przy zmianach składu stopu. Wiadomo już, że wraz z domieszkowaniem miedzi wiązania pomiędzy nikle i galem stają się mocniejsze, zaś właściwości magnetyczne stopu zmieniają się. Czemu jednak domieszka miedzi stanowi taki dopalacz efektu magnetokalorycznego - nie wiadomo. Jak tłumaczy Roy, badania wciąż znajdują się na bardzo wczesnym stadium. Zrozumienie, co zachodzi na poziome atomów i cząstek, jaka ich właściwość wpływa na siłę efektu pozwoli na opracowanie takich stopów, które pozwolą na zastosowania produkcyjne. Wtedy chłodzenie przez rozmagnesowanie adiabatyczne trafi nie tylko do kuchennych lodówek i zamrażarek, ale też do klimatyzatorów, komputerów i przemysłu. Nie stanie się to na pewno w ciągu najbliższych kilku lat, ale naukowcy są przekonani, że wreszcie to nastąpi.

W 2008 roku profesor Alexander Balandin z University of California Riverside wykazał, że pojedyncza warstwa niedawno odkrytego grafenu jest świetnym przewodnikiem ciepła. Zrodziło to nadzieję na wykorzystanie grafenu do chłodzenia układów scalonych, jednak dotychczas pozostawało to w sferze projektów z powodu olbrzymich trudności związanych z produkcją dużych, wolnych od wad fragmentów grafenu o grubości pojedynczego atomu. Teraz, w artykule opublikowanym w Nature Materials ukazał się artykuł, w którym Baladin i jego zespół informują, że warstwa grafenu o grubości wielu atomów, a taką jest łatwiej wyprodukować, równie dobrze przewodzi ciepło. Przy okazji badań dokonano znaczących odkryć, dzięki którym wyjaśnili, jak materiał przewodzi ciepło gdy ma grubość jednego atomu i jakie zmiany w przewodnictwie zachodzą w materiale wielokrotnie grubszym. To z kolei może pomóc w skutecznym usuwaniu ciepła z układów scalonych. Zdaniem Balandina grafenu można użyć w połączeniu z krzemem. Co prawda uczony twierdzi, że obecnie nie jesteśmy w stanie produkować jego dużych ilości, ale prace badawcze szybko postępują i w ciągu roku lub dwóch sytuacja może zmienić się diametralnie. Początkowo, jego zdaniem, grafen będzie stosowany w bardzo ograniczonym zakresie, np. w obudowach układów scalonych czy w roli przezroczystych elektrod w ogniwach fotowoltaicznych. Jednak w ciągu pięciu lat może trafić do samych układów scalonych, gdzie zostanie użyty do tworzenia połączeń pomiędzy poszczególnymi elementami czy jako wymiennik ciepła.

Wykorzystanie energii słonecznej kojarzy się głównie z generowaniem prądu elektrycznego za pomocą ogniw fotoelektrycznych. Trochę mniej z bezpośrednim wykorzystaniem ciepła słonecznego do ogrzewania. A co z wykorzystaniem ciepła słonecznego do chłodzenia? Moment, że jak? Nie, to nie pomyłka. Chociaż brzmi to niczym sprzeczność, ciepło promieniowania słonecznego może być wykorzystane do zasilania układu chłodzącego. Bez pośrednictwa energii elektrycznej, naturalnie, bo to nie byłoby nic nowego. Zasilane słońcem układy chłodzące opracowali inżynierowie z niemieckiego Instytutu Fraunhofera. Prototypowe instalacje już działają w Tunezji I Maroko, chłodząc szybko psujące się produkty żywnościowe, mleko, wodę i... wino. Projekt MEDISCO (MEDiterranean food and agro Industry applications of Solar COoling technologies), sfinansowany przez Komisję Europejską, powstał jako efekt współpracy wielu europejskich firm, agencji i uniwersytetów, między innymi Solar Energy Systems ISE we Freiburgu i Politechniki w Milano. Jak to działa? Mniej więcej tak, jak domowa lodówka, ale zamiast energii elektrycznej używa się ciepła słonecznego. Światło słoneczne jest zbierane za pomocą luster i kierowane na absorber, który podgrzewa wodę do temperatury powyżej 200° Celsjusza. Wysoka temperatura napędza absorpcyjny agregat chłodzący. Medium chłodniczym jest mieszanina wody z glikolem, która nie zamarza w niskich temperaturach, gromadzi się ona w zbiornikach, a następnie jest pompowana przez wymiennik ciepła, który chłodzi cysternę z mlekiem. Dla wina stosowany jest zmodyfikowany system, w którym chłodziwo przepływa przez rury biegnące wewnątrz zbiorników. Projekt doskonale będzie się sprawdzał w krajach, które mają pod dostatkiem energii słonecznej i na terenach mało cywilizowanych, gdzie brakuje źródeł wody i energii elektrycznej. Jest przyjazny dla środowiska i redukuje ilość zużywanej energii elektrycznej do minimum. Im większe nasłonecznienie - czyli wyższa temperatura powietrza - tym system chłodzi intensywniej, czyli działa właśnie wtedy, kiedy potrzeba. MEDISCO jest na razie projektem pokazowym, niegotowym do komercyjnych zastosowań. Autorzy są jednak pewni, że w niedługiej przyszłości będzie można go stosować w gospodarstwach rolniczych, czy przemyśle, na przykład chemicznym, czy kosmetycznym.

Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych (AFOSR) postanowiło przyznać grant doktorowi Chunlei Guo, o którego badaniach już wcześniej informowaliśmy. Guo używa femtosekundowego lasera do zmiany struktury powierzchni metali. Uzyskał już bardzo wydajną żarówkę i potrafi zmieniać kolor powierzhni metalu. Lotnictwo wojskowe jest jednak zainteresowane przede wszystkim stworzeniem urządzeń, które będą efektywnie chłodziły elektronikę najnowszych myśliwców. To właśnie dzięki zaawansowanym podzespołom elektronicznym USA dysponują najbardziej efektywnymi samolotami bojowymi. Jednak, jak w przypadku każdego urządzenia elektronicznego, podzespoły wydzielają sporo ciepła, które może prowadzić do ich zniszczenia. Jak łatwo się domyślić, awaria elektroniki w nowoczesnym myśliwcu w ogóle nie powinna się wydarzyć. Dlatego też wojskowi chcą, by Guo z jednej strony stworzył idealnie czarny metal absorbujący niemal 100% promieniowania cieplnego, a z drugiej - taką powierzchnię, która będzie oddziaływała z molekułami wody silniej, niż one oddziałują ze sobą. Jeśli się to uda, możliwe będzie stworzenie pasywnych systemów, w których ciecz chłodząca będzie samodzielnie przemieszczała się w wybranym kierunku, niezależnie od siły ciążenia. To z kolei pozwoli na bardziej efektywne chłodzenie i zmniejszy ryzyko wystąpienia awarii systemów elektronicznych. Femtosekundowe lasery coraz częściej udowadniają swoją przydatność. Nie tylko Guo je wykorzystuje. Khon-Thon Tsen z Arizona State University potrafi zabijać za ich pomocą wirusy, nie uszkadzając przy tym tkanki. Z kolei w ramach projektu Teramobile uczeni próbują wykorzystać terawatowy laser femtosekundowy do "sprowadzenia" błyskawic z chmur burzowych na ziemię i pozyskania z nich energii.

Niewykluczone, że w niedalekiej przyszłości w naszych kuchniach zagości technologia dostępna obecnie tylko w laboratoriach i niektórych procesach przemysłowych. Domowe lodówki i klimatyzatory powszechnie wykorzystują gazy do osiągnięcia niskiej temperatury. Najczęściej są to gazy szkodliwe dla środowiska, a sama technologia chłodzenia sprężonym gazem w warunkach domowych osiągnęła kres swoich możliwości i nie jesteśmy w stanie jej już udoskonalić. W zmianie sytuacji mogą pomóc prace uczonych z Centrum Badań Neutronowych (NCNR) Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST). Opracowali oni nowy stop, który pozwoli na zastąpienie chłodzenia gazowego magnetycznym. Chłodzenie magnetyczne, a ściślej, rozmagnesowanie adiabatyczne polega na zastosowaniu zjawiska magnetokalorycznego. Jest to, jak wyjaśnia Słownik PWN, zmiana temperatury ciała paramagnetycznego lub ferrromagnetycznego przy adiabatycznej zmianie pola magnetycznego, wykorzystywana w laboratoriach do otrzymywania niskich temperatur. Materiały magnetokaloryczne rozgrzewają się pod wpływem pola magnetycznego. Później, gdy oddają ciepło, zanika pole magnetyczne, a temperatura samego materiału dramatycznie spada, pozwalając osiągać w laboratoriach temperatury bliskie zeru absolutnemu. To samo zjawisko można by wykorzystać w domowych lodówkach czy klimatyzatorach. Jednak istnieją dwie poważne przeszkody, które uniemożliwiają zastosowanie rozmagnesowania adiabatycznego w naszych domach. To gadolin i arsen, dwa metale wykorzystywane w stopach magnetokalorycznych. Pierwszy z nich jest bardzo rzadki i drogi, drugi - niezwykle toksyczny. Uczeni z NCNR stworzyli z manganu, żelaza, fosforu i germanu stop magnetokaloryczny. To pierwszy tego typu stop, który nie tylko działa w temperaturze zbliżonej do pokojowej, ale nie zawiera ani drogiego gadolinu, ani toksycznego arsenu. Jest zatem tańszy, bezpieczniejszy, a przy tym ma silne właściwości magnetokaloryczne. Amerykanie we współpracy z naukowcami z Pekińskiego Uniwersytetu Technologicznego zbadali nowy stop i dowiedzieli się, że pod wpływem pola magnetycznego dochodzi do całkowitej zmiany jego struktury krystalicznej, co tłumaczy dobre właściwości magnetokaloryczne. Zrozumienie w jaki sposób zmienia się struktura krystaliczna, pozwoli nam udoskonalić materiał - mówi krystalograf Qing Huang. Ciągle z nim eksperymentujemy - dodaje.

Z ubiegłorocznego raportu amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA) dowiadujemy się, że w samych tylko Stanach Zjednoczonych centra bazodanowe zużywają 61 miliardów kilowatogodzin energii. To ilość wystarczająca do zasilenia przez rok 5,8 milionów (czyli ponad 5%) amerykańskich gospodarstw domowych. Energia elektryczna zużywana przez centra bazodanowe kosztuje ich właścicieli 4,5 miliarda dolarów rocznie. Eksperci z EPA przewidują, że do roku 2011 ilość energii potrzebnej centrom bazodanowym wzrośnie do ponad 100 miliardów kilowatogodzin, co będzie kosztowało ich właścicieli około 7,4 miliarda USD. Nic więc dziwnego, że nawet taki gigant jak IBM szuka możliwości zaoszczędzenia pieniędzy. Inżynierowie z IBM-owskiego Zurich Research Laboratory uważają, że koszty zużycia energii przez centra bazodanowe można obniżyć o 50%. Chcą tego dokonać dzięki chłodzeniu komputerów wodą i używaniu jej do ogrzewania pobliskich domów. Podczas konferencji SCO08 zaprezentowali prototypowy system, który ma trafić na rynek w ciągu pięciu najbliższych lat. Bruno Michel, jeden z menedżerów wspomnianego laboratorium, poinformował o stworzeniu centrum bazodanowego, które odzyskuje 85% ciepła emitowanego przez komputery, a jednocześnie zużywa o połowę mniej energii niż analogiczne centra. Komputery w prototypowym centrum chłodzone są wodą płynącą w mikrokanalikach znajdujących się wewnątrz maszyn. Ogrzana w ten sposób woda jest pompowana do sieci ciepłowniczej i ogrzewa pobliskie domy. Michel informuje, że centrum bazodanowe potrzebujące do pracy 10 megawatów energii jest w stanie ogrzać nawet 700 domów. Największym wyzwaniem, jak przyznał naukowiec, było ustalenie optymalnej temperatury wody. Musiała ona być wystarczająco niska, by ochłodzić komputery, a jednocześnie na tyle ciepła, by ogrzać domy. Najlepszym wyjściem okazało się chłodzenia komputerów... ciepłą wodą. Do wnętrza maszyn trafia woda o temperaturze 35 stopni Celsjusza. Na wyjściu jej temperatura wynosi już 60 stopni. Profesor Randy Katz z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley zauważa, że podczas chłodzenia centrum bazodanowego powietrzem mamy do czynienia z przechładzaniem pomieszczeń. Chcemy bowiem, by najgorętsze części komputera były dobrze chłodzone, chłodzimy więc wszystko. System chłodzenia wodnego doprowadza wodę bezpośrednio do miejsc, które trzeba schłodzić, nie marnujemy więc energii na niepotrzebne chłodzenie innych części i całego pomieszczenia. Oczywiście centra bazodanowe były już wcześniej chłodzone wodą. Jednak była ona w nich ogrzewana jedynie do temperatury 45 stopni Celsjusza, czyli zbyt niskiej, by ogrzać domy. Co prawda komputery, z których ciepło było odbierane przez chłodniejszą wodę pracowały od 5 do 7 procent bardziej wydajnie, jednak całe ciepło było marnotrawione, więc bilans ekonomiczny nie był korzystny. Bruno Michel przyznaje, że koszty budowy centrum bazodanowego chłodzonego wodą są o 10% wyższe, niż chłodzonego powietrzem. Jeśli natomiast spróbujemy przystosować już istniejące centra do chłodzenia wodą, koszty będą wyższe o 30%. Jednak korzyści związane z odzyskiwaniem i sprzedażą energii gwarantują, że wyższa początkowa cena zwróci się w ciągu 1-3 lat. Profesor Katz zauważa, co prawda, że chłodzenie powietrzem jest coraz bardziej udoskonalane, jednak przyznaje, że istnieje potrzeba opracowania alternatywnego sposobu odbierania ciepła z centrów bazodanowych. Wraz z postępem miniaturyzacji we wnętrzach komputerów umieszczanych jest coraz więcej podzespołów, konieczne jest więc coraz bardziej efektywne chłodzenie.

Drobno pokruszone kawałki lodu wprowadzane bezpośrednio do ciała pacjenta mogą znacznie zwiększyć szanse na przeżycie wielu wypadków. Istnieje szansa, że już niedługo ruszą pierwsze testy wynalazku na ludziach. W naszej zawiesinie otrzymujesz i ciecz, i lód - podsumowuje krótko właściwości produktu Ken Kasza z Argonne National Laboratory w amerykańskim stanie Illinois. Zdaniem przedstawicieli instytucji, nowy wynalazek pozwala na rozwiązanie wielu problemów towarzyszących takim urazom, jak wypadki komunikacyjne czy atak serca. Inspiracją dla opracowania techniki były wielokrotnie obserwowane przypadki pacjentów, którzy trafiali do szpitali po wpadnięciu do jeziora skutego lodem. Choć krążenie i akcja oddechowa ustawały u nich niejednokrotnie nawet na półtorej godziny, często opuszczali lecznice w świetnym stanie. Różne próby wychładzania organizmu były podejmowane już wielokrotnie. Probowano m.in. kąpieli w wannach wypełnionych lodem, specjalnie chłodzonych koców czy wstrzyknięć silnie schłodzonej soli fizjologicznej. Większość z nich działała jednak zdecydowanie zbyt wolno, by skutecznie wychłodzić najważniejsze organy wewnętrzne. Co więcej, maksymalny czas, na jaki można było bezpiecznie "zahibernować" pacjenta, wynosił około 30 minut. To stanowczo zbyt mało przy wielu rodzajach zabiegów chirurgicznych. Zastąpienie soli zawiesiną drobnych kryształów lodu pozwala na znaczne zwiększenie wydajności pochłaniania ciepła. Pozwala to na radykalne przyśpieszenie procedury i znacznie zwiększa szanse pacjenta na przeżycie. Wstępne testy prowadzone podczas zabiegów angioplastyki (korygowania przepływu krwi przez naczynia za pomocą wprowadzonego do niego narzędzia - cewnika) wykazują, że nowa mieszanka schładza organizm aż pięciokrotnie wydajniej w stosunku do wstrzyknięć zimnej, lecz płynnej soli fizjologicznej. Zwierzęta, na których przeprowadzono eksperymentalny zabieg, przeżywały zatrzymanie krążenia nawet na 30-45 minut. Dla porównania, normalny czas, po którym należy przerwać zabieg i przywrócić fizjologiczną temperaturę ciała, to 10-15 minut. Bardzo możliwe, że uzyskanoby nawet lepsze wyniki, lecz badacze chcieli mieć pewność, że wszystkie zwierzęta przeżyją procedurę. Uzyskana mikstura to coś więcej, niż zwykła woda z lodem. We współpracy z Uniwersytetem w Chicago opracowano maszynę, która wygładza nierówności i ostre krawędzie na powierzchni grudek. Powstają w ten sposób drobiny o średnicy 1 milimetra, których kształt zapobiega powstawaniu zatorów. Kryształki te są na tyle małe, że zawiesinę można podawać nawet do wnętrza mózgu. Gdy zaś lód zawarty w zawiesinie stopi się, można go z łatwością usunąć, a ewentualne resztki są szybko absorbowane przez organizm. Silne wychłodzenie organizmu znacznie ułatwia przeprowadzenie wielu skomplikowanych zabiegów. Według lekarzy opracowana technologia może znacznie zwiększyć szanse pacjentów na przeżycie takich operacji, jak transplantacje, usuwanie efektów ataku serca, czy nawet wyjątkowo inwazyjne interwencje w obrębie płuc. Naukowcy z Argonne National Laboratory starają się obecnie o uzyskanie zezwolenia na przeprowadzenie pierwszych testów na ludziach. Ostatecznym celem badaczy jest dopuszczenie wynalazku do stosowania także w karetkach pogotowia. Dzięki temu w sytuacjach zagrożenia życia możliwe byłoby "zahibernowanie" pacjenta i bezpieczne dostarczenie go do szpitala, gdzie otrzymałby pełną, fachową pomoc lekarzy.

W laboratoriach IBM-a w Zurichu powstała nowa technologia chłodzenia trójwymiarowych układów scalonych. Inżynierowie Błękitnego Giganta, we współpracy z Fraunhofer Institute obniżają temperaturę układów scalonych wykonanych w technologii 3D, tłocząc wodę pomiędzy poszczególne warstwy kości. Przed rokiem IBM ogłosił opracowanie techniki, która umożliwia układanie podzespołów w układzie scalonym w trzech wymiarach. Układy tworzone są po prostu z wielu warstw. Taka architektura pozwala na tysiąckrotne skrócenie drogi sygnału w porównaniu z układami 2D, a jednocześnie zwiększa stukrotnie liczbę połączeń. Technologia taka przyda się np. do zintegrowania pamięci RAM z procesorem czy do tworzenia wielordzeniowych układów, w których rdzenie będą leżały jeden nad drugim. Okazuje się jednak, że w przypadku tak zbudowanych układów tradycyjne metody chłodzenia się nie sprawdzają. Potrzebne było chłodzenie umieszczone pomiędzy poszczególnymi warstwami. Układy 3D charakteryzują się olbrzymim wydzielaniem ciepła. Może ono dochodzić do 1 kilowata na pół centymetra sześciennego. Żadne inne urządzenie stworzone przez człowieka nie nagrzewa się tak bardzo. Co interesujące, gęstość mocy takich układów jest większa, niż gęstość w reaktorach nuklearnych i plazmowych. Zespół Thomasa Brunschwilera użył cienkich rurek o średnicy 50 mikronów każda i pompował wodę pomiędzy poszczególne warstwy układu. Dzięki temu osiągnięto wydajność chłodzenia rzędu 180 watów na centymetr kwadratowy w układzie 3D, którego całkowita powierzchnia wynosiła 4 cm2.

Nowo powstała firma Nextreme rozpoczęła sprzedaż systemu chłodzącego do układów scalonych, który może być zintegrowany z samym układem. Przedstawiciele Nextreme twierdzą, że ich system odprowadza 10-krotnie więcej ciepła niż konwencjonalny chłodzący układ termoelektryczny. Produkt Nextreme jest przeznaczony przede wszystkim do pracy z podzespołami optoelektrycznymi, takimi jak np. diody laserowe używane w światłowodach. Firma prowadzi już rozmowy z większością amerykańskich producentów półprzewodników. To duży przełom. Na przykład możemy teraz chłodzić diodę laserową urządzeniem wielkości samej diody – mówi Dave Koester, wiceprezes Nextreme ds. inżynieryjnych. Nowy system chłodzący przy temperaturze 25 stopni Celsjusza odprowadza maksymalnie 420 mW ciepła na każde 0,55 milimetra kwadratowego powierzchni. Z centymetra kwadratowego chłodzonego podzespołu odprowadza do 78 watów. Przy temperaturze 85 stopni Celsjusza wartości te wzrastają, odpowiednio, do 610 mW i 112 W/cm2. Dodatkową zaletą systemu Nextreme jest fakt, że może on zostać zintegrowany z podzespołem na różnych etapach produkcji. Można go umieścić bezpośrednio na kawałku krzemu lub też podczas zamykania podzespołu w obudowie. Może być też używany jako osobny moduł o nazwie OptoCooler. Przy zakupie 1000 sztuk cena OptoCoolera wynosi 12 USD.

Lekarze ze szpitala Św. Michała w Bristolu uchronili Oliwię Templar przed niepełnosprawnością, zagrażającą jej w wyniku 10-minutowego niedotlenienia, do którego doszło w czasie ciężkiego porodu. Zastosowali pionierską metodę, przez 3 dni chłodząc jej mózg za pomocą specjalnego hełmu. Urządzenie zaprojektowano w USA. Doprowadza się do niego substancję chłodzącą, która zmniejsza obrzęk, pojawiający się w sytuacji, gdy tkanki zostają pozbawione tlenu. To właśnie obrzęk odpowiada za uszkodzenie mózgu. Profesor Marianne Thoresen, pediatra ze Św. Michała, uczestniczyła w jednym ze studiów, które pozwoliły za zaprojektowanie hełmu. Na całym świecie w trwających 10 lat testach klinicznych wzięło udział ponad 800 dzieci. W bristolskim szpitalu zastosowano go u 40 maluchów, w większości przypadków dobrze wywiązał się ze swojego zadania. Fantastycznie, że po zakończeniu prób dysponujemy techniką, która działa. To wielki przełom wiedzieć, że chłodzenie dziecka jest lepsze od niechłodzenia, ale metoda oczywiście nie zawsze się sprawdza. W piątej godzinie porodu dziewczynka utknęła w kanale rodnym. Udało się ją wydostać, ale istniała obawa, że może dojść do uszkodzenia mózgu. Podczas chłodzenia dziecko było znieczulone. Po kilku dniach przeprowadzono badanie rezonansem magnetycznym. Okazało się, że mózg działa prawidłowo, a dziecko można wypisać do domu. Oliwia ma dopiero 3 miesiące. Przed ukończeniem przez nią 2. roku życia nie można stwierdzić ze 100-proc. pewnością, że jest zdrowa. Wydaje się jednak, że wysiłki lekarzy nie spełzły na niczym.

Każdy prawdziwy miłośnik piwa wie, że nie ma nic gorszego od ciepłego napoju z szyszek chmielowych. To właśnie miał na uwadze wynalazca z Nowej Zelandii, który opracował przypominający wyglądem długopis przenośny gadżet do błyskawicznego schładzania złotawych bąbelków. Jego zdolność ochładzania cieczy jest 4-krotnie większa od lodu. Huski ma jeszcze jeden plus: nie rozwadnia. Człowiekiem, który wpadł na ten genialny pomysł, jest 22-letni Kent Hodgson z Albany. Nie spędził nad nim wiele czasu, wykorzystał wolną chwilę podczas przewracania kiełbasek na grillu. Jak działa Huski? Bardzo prosto. Mamy plastikową komorę chłodzenia (nasz długopis), którą wsuwamy do pojemnika z ciekłym dwutlenkiem węgla. Ciecz się rozszerza i zmienia w zalegający na dnie suchy lód. Teraz wystarczy włożyć urządzenie do napoju. Huski Beverage Chiller wyposażono w dwa doki, jednocześnie można więc przygotowywać do użycia 2 wkłady. Temperatura powierzchniowa suchego lodu wynosi -78,5°C. To dlatego Huski chłodzi 4-krotnie lepiej od zwykłego lodu. Po wyjęciu z ciekłego CO2 z urządzenia można korzystać przez kilka minut. Przez cały czas chłodzi właściwie z tą samą mocą. Za pomocą jednego kanistra można schłodzić trzydzieści 330-ml butelek. Koszt pojedynczego zabiegu to ok. 7 centów. Hodgson chce opatentować Huskiego. Szacuje, że będzie go można kupić za ok. 50 dolarów nowozelandzkich.

Akademicy z Purdue University, którzy prowadzą finansowane przez Intela badania, poinformowali, że wykorzystanie jonicznego wiatru do wymiany ciepła aż o 250% usprawnia chłodzenie układów scalonych. Naukowcy stworzyli prototypowy silnik wiatrowy, dzięki któremu pokonano zjawisko polegające na pozostawaniu nagrzanych molekuł powietrza w pobliżu układu. Prototyp silnika składa się z dwóch elektrod umieszczonych po obu stronach chipa. Różnica napięcia pomiędzy elektrodami wynosiła tysiąc woltów, co spowodowało, że molekuły powietrza zostały naładowane i powstał joniczny wiatr przesuwający się nad powierzchnią całego układu. Zwykle dzieje się tak, że powietrze, utrzymując się w naturalny sposób w pobliżu powierzchni układu utrudnia jego chłodzenie. Jeśli udałoby się zintegrować joniczny silnik wiatrowy z chipem, powietrze to można by usunąć, a wydajność obecnie stosowanych układów chłodzących zwiększyłaby się dzięki temu o 250 procent. Uczeni pracują teraz nad zmniejszeniem napięcia koniecznego do wywołania jonicznego wiatru oraz nad zminiaturyzowaniem samego silnika. Na potrzeby laboratoryjnych eksperymentów obie elektrody umieszczono w odległości 10 milimetrów od boków układu i podłączono je do napięcia rzędu tysięcy woltów. Podczas testu układ, który tradycyjnymi metodami udało się schłodzić do 60 stopni Celsjusza po włączeniu silnika osiągnął temperaturę 35 stopni. Obecnie naszym zadaniem jest zmniejszenie odległości pomiędzy obiema elektrodami – mówi profesor Suresh Garimella. Będą znajdowały się one w odległości nie milimetrów a mikronów od układu scalonego. Uczeni twierdzą, że w ciągu dwóch lat opracują nowy prototypowy silnik, który będzie działał przy znacznie niższych napięciach. Purdue University od lat prowadzi badania nad technikami jonicznego wiatru. Są one finansowane przede wszystkim przez National Science Foundation.

Badacze z Uniwersytetu w Edynburgu twierdzą, że opracowali nową metodę leczenia artretyzmu. Zainspirowały ich rozwiązania rodem ze starożytnej Grecji i Chin. Hipokrates leczył skręcenia, bóle stawów oraz stany zapalne poprzez chłodzenie skóry. Tradycyjna chińska medycyna wykorzystuje w tym samym celu olejek miętowy. Szkoci odkryli chłodzące związki chemiczne o właściwościach podobnych do olejku miętowego. Po naniesieniu niewielkich ilości na skórę znoszą one dolegliwości bólowe. Powodują niewielkie skutki uboczne, głównie dlatego, że stosuje się je zewnętrznie. Oznacza to, iż są idealne dla osób z chronicznym zapaleniem stawów. Profesor Susan Fleetwood-Walker ma nadzieję, że próby kliniczne rozpoczną się w ciągu roku.

Psycholodzy badali zjawisko ziewania i stwierdzili, że nie robimy tego, ponieważ musimy się dotlenić, ale po to, by ochłodzić mózg. Manipulowano stężeniem tlenu i dwutlenku węgla we krwi, ale nie udało się w ten sposób spowodować ziewania. Wiadomo natomiast, że mózg zużywa jedną trzecią dostarczanej organizmowi energii, a podczas spalania kalorii powstaje ciepło. Ogrzany narząd trzeba więc jakoś ostudzić. Andrew i Gordon Gallup z Uniwersytetu w Albany podkreślają, że ludzki mózg pracuje wydajniej, gdy jego temperatura jest niższa. Ziewanie usprawnia przepływ krwi i doprowadzanie chłodnego powietrza. Aby potwierdzić lub obalić teorię, że ziewanie pojawiło się w toku ewolucji jako mechanizm chłodzenia mózgu, psycholodzy odtwarzali studentom college'u taśmy z nagraniami ziewających osób. Sami sumowali w tym czasie, ile razy widzowie zarazili się ziewaniem od osoby uwiecznionej na taśmie. W jednym eksperymencie ziewało 50% osób poinstruowanych, by oddychać normalnie lub przez usta. Ludzie, którym kazano oddychać tylko przez nos, nie ziewali natomiast wcale. W drugim eksperymencie wolontariusze robili sobie na czole okłady. Miały one różną temperaturę. Były chłodne, gorące lub w temperaturze otoczenia. Osoby z zimnym okładem nie ziewały, podczas gdy ludzie z ciepłymi kompresami tak. Naczynia krwionośne jamy nosowej i twarzy doprowadzają do mózgu chłodną bądź ciepłą krew. Gdy ochłodzimy więc czoło albo będziemy oddychać nosem, oziębimy krew, co wyeliminuje, a przynajmniej zmniejszy chęć ziewania. Ostatnie badania powiązały stwardnienie rozsiane (SD) z dysfunkcją układu termoregulacji. Nadmierne ziewanie jest jednym z objawów tej choroby, a niektórzy pacjenci wspominają o czasowym zniesieniu symptomów po ziewnięciu. Naukowcy z Albany twierdzą, że ziewanie nie doprowadza ani nie poprzedza snu, ale odracza go w czasie, ma bowiem pobudzić mózg do lepszego działania. Zarażanie się ziewaniem od innych członków grupy miało prawdopodobnie w przeszłości wzmagać czujność, aby nie dać się zaskoczyć niebezpieczeństwu.

Firma Kronos Advanced Technologies, wspomagana przez Intela i Uniwersytet Waszyngtona, pracuje nad nową metodą chłodzenia układów scalonych. Podobnie jak w tradycyjnych systemach, korzystających z wentylatora i radiatora, chłodziwem ma być powietrze. Jednak, w przeciwieństwie metod, do których się przyzwyczailiśmy, ani wentylator, ani radiator nie będą potrzebne. Kronos chce użyć technologii wyładowania jonowego. Wykorzystywana jest ona od lat np. w jonowych filtrach powietrza, które nie zawierają żadnych ruchomych części, a mimo to poruszają powietrze. Pracownicy Kronosa wpadli na pomysł zaprzęgnięcia tej technologii do chłodzenia układów scalonych. Na jednym z brzegów układu scalonego Kronos umieścił katodę, na której końcu generowane jest pole elektryczne. Ładuje ono dodatnio (czyli jonizuje) powietrze. Z kolei na drugim z brzegów układu umieszczono anodę. Naładowane cząsteczki przesuwają się w jej kierunku, zderzając się po drodze z cząstkami nienaładowanymi i nadając im pęd. W ten sposób cały strumień powietrza podąża w kierunku anody. Poważny problem stanowi jednak niewielka powierzchnia takich układów. W tradycyjnych systemach chłodzących jest ona zwiększana za pomocą radiatora, który odbiera ciepło z układu i sam jest chłodzony wentylatorem. Kronos Advanced Technologies chciałby jednak uniknąć stosowania radiatora. Oznacza to, że powietrze musiałby przesuwać się bardzo szybko nad powierzchnią chłodzonego układu. A właśnie tej szybkości brakuje technologii wyładowania jonowego. Firma wciąż pracuje na prototypach. Podczas zorganizowanego pokazu udało się schłodzić układ scalony z 50 do 25 stopni Celsjusza, jednak układ chłodzący do stabilnej pracy potrzebował napięcia rzędu 8500 woltów.