Neue Wicks-Heatpipe könnte Next-Gen-Smartphones viel cooler machen

Mit einem Kühlmodul, das nur 0,3 mm dick ist, zeigt eine neue Stu­die, wie mobile Geräte wie Smartphones und Tablets auch unter ho­her Belastung effizient kühl bleiben können. Das macht schlanke Designs der nächsten Generation möglich.

Ultradünne Heatpipe: Smartphones bleiben kühl

Das entwickelte Kühlmodul, ein sogenanntes Ultra-Thin Loop Heat Pipe (UTLHP), nutzt einen geschlossenen Kreislauf, um Hitze von elektronischen Bauteilen wegzuleiten. Dieser Kreislauf funktioniert ohne zusätzliche Energiequelle, da er die physikalische Kraft der Kapillarwirkung ausnutzt: Ein feines, poröses Material, das mit Wicks (Englisch für Docht) versehen ist, zieht Flüssigkeit in Richtung der heißen Bereiche, wo sie verdampft. Der entstehende Dampf wird in kühlere Zonen transportiert, dort kondensiert er wieder zu Flüssigkeit, und der Zyklus beginnt von Neuem.

Das Kernstück des UTLHP besteht aus einer ultradünnen Kupferplatte, die etwa die Größe einer Kreditkarte hat. Innerhalb dieser Platte wurden feine, präzise Kanäle integriert, die es dem Kühlmittel - in diesem Fall schlicht Wasser - ermöglichen, durch das System zu zirkulieren und dabei Wärme effizient abzuführen. Die Wissenschaftler der Nagoya University nutzen Kupferpulver als Basis, das durch Wärme und Druck zu einem festen, porösen Material zusammengefügt wird.

Diese Entwicklung könnte die Leistung von Mobilgeräten der nächsten Generation drastisch verbessern.

Größe und Aufbau perfekt für mobile Geräte Ein wichtiger Aspekt der Struktur ist die Gestaltung der Kanäle: Sie erlauben dem aufsteigenden Dampf ungehindert zu entweichen, während gleichzeitig kleine Stützelemente integriert wurden, die die Kanäle stabilisieren und ein Verstopfen verhindern. Diese Stützen garantieren, dass der Flüssigkeitsfluss reibungslos bleibt, auch wenn sich das Gerät in unterschiedlichen Positionen befindet. Zusätzlich sorgt eine mehrschichtige Konstruktion dafür, dass jederzeit genügend Flüssigkeit im Kreislaufsystem vorhanden ist, unabhängig davon, wie das Smartphone oder Tablet gehalten wird. Schematische Darstellung des Evaporators

Sehr effektiv

Tests haben gezeigt, dass die UTLHP-Technologie bis zu 10 Watt Wärme abführen kann, was für ressourcenintensive Aufgaben wie Gaming oder Videobearbeitung ausreicht. Die Wärmeleitfähigkeit des Moduls liegt dabei 45-mal höher als bei Kupfer und 10-mal höher als bei Grafit, zwei Materialien, die in der Elektronik bekannt für ihre starke Wärmeableitung sind. Die Arbeit wurde im Fachjournal Applied Thermal Engineering veröffentlicht.
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