Forskare vid Chalmers tekniska högskola, Sverige, har funnit att grafenbaserade värmerör kan hjälpa till att lösa problemen med kylelektronik och kraftsystem som används inom flygelektronik, datacenter och annan kraftelektronik.

"Värmerör är ett av de mest effektiva verktygen för detta ändamål, på grund av deras höga effektivitet och unika förmåga att överföra värme över ett stort avstånd, säger Johan Liu, Professor i elektronikproduktion, vid institutionen för mikroteknik och nanovetenskap på Chalmers.

Resultaten, som också involverade forskare i Kina och Italien, publicerades nyligen i open access-tidskriften Nano Select .

Elektronik och datacenter måste kylas effektivt för att fungera korrekt. Grafenförstärkta värmerör kan lösa dessa problem. För närvarande, värmerör är vanligtvis gjorda av koppar, aluminium eller deras legeringar. På grund av den relativt höga densiteten och begränsade värmeöverföringskapaciteten hos dessa material, värmerör står inför allvarliga utmaningar i framtida kraftenheter och datacenter.

Stora datacenter som levererar, till exempel, digitala banktjänster och webbplatser för videostreaming, är extremt energikrävande, och en miljöbov med större utsläpp än flygindustrin. Att minska denna industris klimatavtryck är därför avgörande. Forskarnas upptäckter här kan ge ett betydande energieffektivitetsbidrag till dessa datacenter, och även i andra applikationer.

Det grafenförstärkta värmeröret uppvisar en specifik värmeöverföringskoefficient som är cirka 3,5 gånger bättre än den för kopparbaserade värmerör. De nya rönen banar väg för användning av grafenförstärkta värmerör i lätta och stora kylapplikationer, som krävs i många applikationer som flygelektronik, bilelektronik, bärbara datorer, telefoner, datacenter samt rymdelektronik.

De grafenförstärkta värmerören är gjorda av grafenmonterade filmer med hög värmeledningsförmåga med hjälp av kolfiberflätningförstärkta innerytor. Forskarna testade rör med 6 mm ytterdiameter och 150 mm längd. De visar stora fördelar och potential för kylning av en mängd olika elektronik och kraftsystem, speciellt där låg vikt och hög korrosionsbeständighet krävs.

"Kondensorsektionen, den kalla delen av det grafenförstärkta värmeröret, kan ersättas med en kylfläns eller en fläkt för att göra kylningen ännu mer effektiv när den appliceras i ett riktigt fall, " förklarar Ya Liu, Ph.D. Student vid Elektronikmaterial- och systemlaboratoriet på Chalmers.