ابھرتی ہوئی اور ترقی پذیر کولنگ ٹیکنالوجی
دو جہتی مواد
دو جہتی مواد سے مراد وہ مواد ہے جس میں الیکٹران صرف دو جہتوں میں نینو میٹر کے پیمانے پر آزادانہ طور پر حرکت کر سکتے ہیں، یعنی الیکٹران صرف جہاز میں ہی حرکت کر سکتے ہیں۔ عام دو جہتی مواد میں گرافین، ہیکساگونل بوران نائٹرائڈ، سپرلاٹیسس، کوانٹم ویلز وغیرہ شامل ہیں۔ اس کی بہت اچھی تھرمل چالکتا کی وجہ سے، دو جہتی مواد کو الیکٹرانک چپس کی پیکنگ میں گرمی کی کھپت کو بڑھانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ گرافین، ایک عام نمائندے کے طور پر، اس کے مضبوط sp2 بانڈ کی وجہ سے 5300 W/(m·K) کی انتہائی اعلی تھرمل چالکتا ہے، جسے ایک امید افزا گرمی کی کھپت کے مواد کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بہت سی دستاویزات میں بتایا گیا ہے کہ مختلف گرافین پر مبنی فلمیں، گرافین پیپر، ملٹی لیئر گرافین/ایپوکسی پولیمر مواد، اور گرافین شیٹس کو الیکٹرانک آلات میں حرارت کی کھپت کی تہوں کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ہیکساگونل بوران نائٹرائڈ، ایک دو جہتی مواد کے طور پر جو حرارت چلاتا ہے لیکن بجلی نہیں چلاتا، اس کی تھرمل چالکتا 390 W/(m·K) ہے، اور توسیع کا گتانک موجودہ معروف سیرامک مواد میں سب سے چھوٹا ہے۔ شکل 6 آئی جی بی ٹی (انسولیٹڈ گیٹ بائپولر ٹرانزسٹر) کو پیک کرنے کے لیے دو جہتی مواد کے استعمال کا ایک اسکیمیٹک خاکہ ہے۔
عددی تخروپن کے ذریعے، Liu Shutian et al. نے پایا کہ بہترین حرارت کی کھپت کی کارکردگی کے ساتھ دو جہتی غیر محفوظ مواد ایک قسم کا باقاعدہ مسدس مائیکرو اسٹرکچر ہے۔ وو Xiangshui اور دیگر نے دو جہتی مواد کی تھرمل چالکتا کی پیمائش کی ٹیکنالوجی اور مختلف دو جہتی مواد کی تھرمل چالکتا کو تفصیل سے متعارف کرایا۔ Bao Jie ہائی پاور الیکٹرانک آلات کی گرمی کی کھپت کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے دو جہتی پرتوں والے مواد ہیکساگونل بوران نائٹرائڈ کا استعمال کرتا ہے، اور اس کے گرمی کی کھپت کے اثر کو مزید بڑھانے کے لیے ایک منصوبہ تجویز کرتا ہے۔ دو جہتی مواد میں گرافین کی گرمی کی کھپت کا اطلاق سب سے زیادہ نمائندہ ہے۔ مصنف کا خیال ہے کہ الیکٹرانک چپ کی گرمی کی کھپت کے دوران گرافین فلم کو چپ پر ڈھانپ سکتا ہے، اور ہیکساگونل بوران نائٹرائیڈ کو پیکیجنگ رال میں بھرا جا سکتا ہے، جو بہت بڑی ہو سکتی ہے۔ تھرمل مزاحمت میں کمی کی ڈگری۔ دو جہتی مواد کی گرمی کی کھپت اس وقت صنعت میں ترقی کے مرحلے میں ہے، اور اس میدان میں ابھی بہت طویل سفر طے کرنا ہے۔ بالغ ہونے پر، دو جہتی مواد یقینی طور پر چپ گرمی کی کھپت کے میدان میں چمکیں گے.
2.2 آئن ہوا کی حرارت کی کھپت جب تیز سطح اور کند سطح کے درمیان برقی فیلڈ لگائی جاتی ہے، تو تیز سطح کے قریب منفی آئنوں کی ایک بڑی تعداد آئنائز ہو جائے گی، اور کند سطح کے قریب مثبت آئنوں کی ایک بڑی تعداد پیدا ہو گی۔ مثبت اور منفی آئنوں کو بے اثر کرنے کی ضرورت ہے، اور منفی آئن مثبت آئنوں کی طرف اڑ جاتے ہیں۔ آئنوں کی نقل و حرکت ارد گرد کے سیال میں بہت زیادہ خلل پیدا کرے گی۔ جڑت کی وجہ سے، ہوا میں دوسرے مالیکیول ایک ساتھ حرکت کرنے کے لیے چلتے ہیں، جس سے آئن ہوا پیدا ہوتی ہے۔ شکل 7 آئن ونڈ جنریشن کا اسکیمیٹک خاکہ ہے۔ آئن ونڈ ہیٹ ڈسپیشن ٹیکنالوجی سب سے پہلے پروفیسر الیگزینڈر ممیشیف نے 2006 میں ایجاد کی تھی۔ ٹیسیرا، ایک عالمی الیکٹرانک پروڈکٹ منیٹورائزیشن ٹیکنالوجی فراہم کنندہ، نے ایک الیکٹرو ہائیڈرو ڈائنامک (EHD) گرمی کی کھپت کے حل کو آئن ونڈ ہیٹ ڈسپیشن پر مبنی لانچ کیا۔ سطح کا رقبہ صرف 3cm2 ہے اور اسے انسٹال کیا جا سکتا ہے۔ لیپ ٹاپ میں۔ گرمی کی کھپت کے اس طریقہ کار کا سب سے بڑا فائدہ یہ ہے کہ اس میں کوئی مکینیکل میکانزم نہیں ہے اور نہ ہی کوئی شور پیدا ہوتا ہے۔ آئن ہوا گرمی کی کھپت کے ساتھ کچھ مسائل ہیں. مثال کے طور پر، نظام کی توانائی کی کھپت بڑھ سکتی ہے، اور آئن ہوا سے پیدا ہونے والی برقی مقناطیسی تابکاری بھی انسانی صحت کو متاثر کرے گی۔ تاہم یہ مسائل حل ہو چکے ہیں۔ دھول کو کیسے روکا جائے اور سروس لائف کو کیسے بڑھایا جائے کے مسائل ابھی بھی حل ہو رہے ہیں۔
مندرجہ بالا کئی گرمی کی کھپت کے طریقوں کو چھانٹنے اور ان کا تجزیہ کرنے کے بعد، یہ دیکھنا مشکل نہیں ہے کہ الیکٹرانک آلات کی مسلسل اپ ڈیٹ اور پیشرفت کے ساتھ، الیکٹرانک آلات کے حرارت کی کھپت کے طریقے تیزی سے پورٹیبلٹی اور اعلی کارکردگی کی پیروی کر رہے ہیں۔ اگرچہ الیکٹرانک آلات اور الیکٹرانک چپس زیادہ درست اور کمپیکٹ ہیں، وہ گرمی کی کھپت کے مسائل بھی لاتے ہیں۔ الیکٹرانک آلات پر درجہ حرارت کا اثر بنیادی طور پر دو پہلوؤں سے ظاہر ہوتا ہے: ایک چپ کا تھرمل فیل ہونا، اور دوسرا تناؤ کو پہنچنے والا نقصان۔ مندرجہ بالا گرمی کی کھپت کے طریقوں کا موازنہ کرتے ہوئے، اگر اکیلے ایک طریقہ میں بہت زیادہ خامیاں ہیں، تو گرمی کو ختم کرنے کے لیے متعدد طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں، جیسے: گرمی کی کھپت کے لیے آئن ہوا اور زبردستی ہوا کولنگ؛ گرمی کی کھپت کے لیے فیز تبدیلی توانائی کا ذخیرہ اور ہیٹ پائپ۔ 2. جہتی مواد کو پیک کیا جاتا ہے اور گرمی کی کھپت کے دیگر طریقوں کے ساتھ ملایا جاتا ہے۔"؛ 5D الیکٹرانک خون" ایک بہت ہی امید افزا ٹیکنالوجی ہے، اور یہ تیار ہونے والے الیکٹرانک آلات میں ایک بڑی تبدیلی ہوگی۔ الیکٹرانک آلات کی پیکنگ کے لیے دو جہتی مواد کا استعمال اور نیچے کی پلیٹ پر مائیکرو چینلز کا استعمال زیادہ سے زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال ہوتا جائے گا، اور مختلف حالات کے لیے گرمی کی کھپت کے دیگر طریقوں کو منتخب کرنے کی ضرورت ہے۔ مصنف ذاتی طور پر فیز چینج انرجی اسٹوریج کولنگ اور ہیٹ پائپ کولنگ کو ترجیح دیتا ہے۔
فی الحال، گرمی کی کھپت پر نظریاتی تحقیق نسبتاً مکمل ہے، لیکن بہت سی تکنیکی مشکلات بھی ہیں۔ گرمی کی کھپت کی ٹیکنالوجی کا مسئلہ بھی بالواسطہ طور پر الیکٹرانک آلات کی مزید ترقی میں رکاوٹ ہے۔ ابھی بہت طویل سفر طے کرنا ہے۔ موجودہ مسائل کو توڑنا اور گرمی کی کھپت کے بہتر مواد کی تلاش گرمی کی کھپت کے میدان میں ہمیشہ ایک گرم مسئلہ رہے گا۔
