Carbon Nanotubes als nieuwe ultra koele heatsinks?

Onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania hebben een nieuw materiaal ontdekt, Carbon nanotubes, de beste warmtegeleider bekend bij de mensheid. De toepassing van deze warmtegeleider bij computerchips kan het warmte probleem van huidige chips elimineren. Ook zijn er toepassingen te bedenken binnen (electro-) motoren, onderdelen van plastic behoren dan bijvoorbeeld tot de mogelijkheden :

PHILADELPHIA -- New research from the University of Pennsylvania indicates that carbon nanotubes, filaments of pure carbon less than one ten-thousandth the width of a human hair, may be the best heat-conducting material man has ever known. The findings suggest that these exotic strands, already heralded for their unparalleled strength and unique ability to adopt the electrical properties of either semiconductors or perfect metals, may someday also find applications as miniature heat conduits in a host of devices and materials.

[...] Carbon nanotubes' newfound ability to conduct heat suggests applications far beyond those that call on their strength and electrical conductivity, said Dr. Johnson, an assistant professor of physics at Penn. As computing power has skyrocketed, the infinitesimal heat generated by each circuit on a microchip has proved a headache for computer designers and manufacturers, who have few ways to dissipate the considerable heat that results from millions of circuits operating in tandem. Next-generation computer designs might circumvent this problem with judiciously placed carbon nanotubes to direct heat away from sensitive circuitry.

[...] Heat energy in nanotubes is carried by sound waves; in materials that are optimal conductors of heat, these waves move very rapidly in an essentially one-dimensional direction. Drs. Fischer and Johnson found that sound waves bearing thermal energy travel straight down individual carbon nanotubes at roughly 10,000 meters per second, behavior consistent with superior thermal conductivity. But they also unexpectedly determined that even when carbon nanotubes are bundled together -- like individual filaments welded together into the giant cables that support suspension bridges -- the bonds between the individual nanotubes remain so weak that heat essentially doesn't transcend them.

Bedankt [ti] voor de tip!

Reacties (28)

[BikkelZ]

Er staat geen bron bij, maar ik heb dit eerder gezien op www.slashdot.org

[Verwijderd]

De bron staat al weken net onder de titel achter de naam van Hielko zeg maar..

Verder:

Prijs/Beschikbaarheid??

[Hielko]

Linkje staat inderdaad achter mijn naam, maar dat was in de eerste 30sec dat deze posting er stond nog niet het geval vandaar waarschijnlijk Bikkelz reactie.

En over de prijs en beschikbaarheid: dat duurt nog wel even dat dat bekend wordt, dit is een net nieuwe technologie en je zal echt morgen geen producten gebaseerd daarop in de winkels vinden.

[sko]

edit:
[delete]hmm.. een linkje met meer info en foto's oid zou ook wel nuttig zijn..[/delete]

Lijkt mij ook best handig als hier de toekomstige heatsinks van gemaakt worden.. lekker licht en goede geleiding.. scheelt weer veel kapotte cpu-cores..
Ik vraag me alleen af hoe de hardheid is t.o.v. een metalen heatsink.. lijkt me niet leuk als de afdruk van je processor in de heatsink komt te staan.. kun je hem na 1x weggooien

[Verwijderd]

already heralded for their unparalleled strength

Now remember, first read, then reply!

[Raymond]

[qoute] already heralded for their unparalleled strength [/quote]

Sterkte is iets anders dan hardheid.
Sterkte: hoeveel kracht kan een onderdeel aan.
Hardheid: Wat is er voor nodig om een deukje in het materiaal te maken.

Veelal gaat dit redelijk gelijk op, maar er zijn veel materialen bekend waar deze eigenschappen heel verschillend zijn: Beton bijvoorbeeld. Keihard, maar breekt heel makkelijk als er een trekkacht op wordt uitgeoefend. Bij nylon is het iets anders: niet echt hard, maar wel heel sterk.

[Jasper Janssen]

Waarschijnlijk niet.. ken je die grafiet-padjes die Coolermaster onder z'n heatsinks smeert? Vrijwel hetzelfde materiaal...

Buckytubes zijn _individueel_ heel sterk, maar de samenhang tussen de tubetjes (~6 atomen dik) is heel ver te zoeken. Er kan dus heel makkelijk dingen gaan schuiven over elkaar.

[Verwijderd]

I stand corrected .. Maar ik denk nog steeds dat het in dit geval opgaat!

[Molybdenum]

klinkt goed, maar de geluidssnelheid door het element Borium ( is 16200 m/s! wel even iets meer dan die 10000 m/s!.
de geluidssnelhied in elementair koolstof is zelfs ruim 18000 m/s (ik neem aan de grafietvorm).

10000 m/s is altijd nog veel meer dan de 5100 m/s voor aluminium.

misschien een typefout in het artikel?

thermische geleiding:

Al : 235 W/m/K
B: 27 W/m/K
C: 140 W/m/K
Ag: 430 W/m/K (geluidssnelheid 2600 m/s)
Cu: 400 W/m/K
Mo: 139 W/m/K

thermische geleiding is dus niet noodzakelijk afhankelijk van de gelsuidssnelheid in het materiaal (hoewel het principe van warmtetransport hetzelfde is als geluidstransport). er zijn nog veel meer factoren die meespelen.

en een goede geleiding alleen is niet het belangrijkst: warmte-overdracht van je processor naar je heatsink is ook essentieel!

het mooie van die nanotubes is natuurlijk, dat je ze gewoon kan inbouwen in je processor en zo kanalen creeert, waarmee je de warmte afvoert. ik zie dit voorlopig nog niet gebeuren.

op www.webelements.com/ kan je deze data allemaal terugvinden: kies je element en kijk dan bij 'physical data' en 'thermal data' etc.

[Ricochet]

klinkt goed, maar de geluidssnelheid door het element Borium ( is 16200 m/s! wel even iets meer dan die 10000 m/s!.

Dit kan wel zijn, maar er is nog iets met deze dingentjes aan de hand, namelijk:

in materials that are optimal conductors of heat, these waves move very rapidly in an essentially one-dimensional direction.

En:

But they also unexpectedly determined that even when carbon nanotubes are bundled together -- like individual filaments welded together into the giant cables that support suspension bridges -- the bonds between the individual nanotubes remain so weak that heat essentially doesn't transcend them.

Ik denk dat hier dus wat moois mee te doen is. Warmte letterlijk leiden naar waar je het wil hebben.

[Verwijderd]

ik heb het verhaal inderdaad ook al gelezen op slashdot
maar wat zal een cpu koelertje met deze nieuwe materialen gaan kosten? en hoe hoog hard gaat deze het cpu'tje koelen?(:

[Verwijderd]

Ze maken er geen koeler van maar integreren die nanotubes IN de cpu zelf, om daat hitte weg te halen van gevoelige onderdelen en richting een (conventionele) heatsink te transporteren

Bovendien die tubes geleiden wel errug goed, maar er wordt helemaal niets gezegd over hoe goed ze warmte afstaan aan de buitenwereld. Dat is ook belangrijk voor een heatsink!

Volgens mij kon je er ook cpu's van maken van deze nanotubes. Een wijnflesje vol met deze dingen zou dan evensnel zijn als alle cpupower op de hele wereld (weet niet meer waar ik dit vandaan heb, ergens gehoord/gelezen, laat staan of het waar is...)

[Exirion]

Hoe goed een materiaal warmte afgeeft aan de omgeving, dat ligt niet aan het materiaal zelf maar aan de oppervlakte van het 'raakvlak' tussen het materiaal en de omgeving (lucht of water?). Dus het is gewoon : hoe beter de warmtegeleiding, hoe beter de koeling. Als het materiaal heel goed warmte geleidt, dan betekent dat ook dat het de warmte goed overbrengt naar z'n oppervlakte waar de warmte wordt afgegeven aan de omgeving.

[Jasper Janssen]

Is niet waar.. het hangt van alletwee af. Een van de materiaaleigenschappen is een W/(DeltaT * cm^2) waarde die aangeeft hoe de warmte afgifte is. Meer temperatuur verschil, grotere oppervlakte, en een hogere waarde van die konstante kunnen allemaal de temperatuurafgifte bevorderen.

[Exirion]

En die W-factor is weer afgeleid van de warmtegeleidingsfactor (van beide materialen), dus dan is de cirkel rond

[seabee]

correct me if i am wrong but..............
Dit zijn toch uit C20 en C60 verbindingen opgebouwde verbindingen?
Ik geloof dat de maximale tijd dat een lab deze verbindingen stabiel kon houden 0,4 nanoseconden was. Ik geloof niet dat je dit de komende 50 jaar in de winkel mag verwachten.

[Molybdenum]

hoi seabee,

c60 is de voetbalvormige verbinding (zgn. buckyball).
c70 heeft de vorm van een rugbybal

hoe hoger het getal des te langer is het molecuul, uiteindelijk kom je tot een soort van buisvormig molecuul dat aan de uiteinden is afgesloten met een half bolletje. het molecuul bestaat altijd uit een even aantal C-atomen.

dit is de vierde stabiele (diamant, grafiet, amorf) vorm van koolstof ze worden ook wel fullerenen genoemd, het is een zeer stabiel molecuul.

zie:
tiger.chm.bris.ac.uk/cm1/AndrewJ/Welcome.htm

en

tiger.chm.bris.ac.uk/cm1/AndrewJ/Welcome.htm#nanotubes

[Chickendorp]

Ik vraag me af waarom ze niet een heatsink en processor uit 1 stuk carbon maken!?!
Betere geleiding bestaat er niet!
Nog een paar goeie koelertjes erop en voyla, je hebt een mooi tweakers-speeltje!

[Molybdenum]

koolstof is ook een elektrische geleider.. is lastig.

[humi]

Dat is niet echt het probleem.Koper is zeker geen goede electrische geleider

[Molybdenum]

je hebt gelijk humi, ik doelde echter op het feit dat de warmtegeleider misschien onbedoeld elektrisch zou kunnen gaan geleiden. misschien moeten de elektrische geleiders maar gelijktijdig de warmte afvoeren. in dat geval is koper een mooie kandidaat!!

[De Sjeik]

hij zal niet goedkoop worden denk ik.. en wat als nou je fan stopt? dan smelt je heatsink? (backfire)


ena sl je hem monteerd hen je aan de ene kant je procafdruk (wel goed voor optimaal raakvlak!!) en aan de andere kant een half ingezonken fan.. ook lekker..

[botoo]

Ik kan me hier niet zo'n goed plaatje bij bedenken, moet dit nu een klassieke heatsink worden maar dan van carbon? lijkt me niet, dat zou simpel uit te voeren zijn, carbon is een makkelijk materiaal om mee te werken.
* 786562 botooIk zal wel een domme wezen

[Macros]

TUDelft had een tijdje terug ook al bewezen dat nano tubes gebruikt konden worden als transistor vervanger. Ook was al bekend dat de nanotube super sterk was, sterker dan kevlar etc...
Maar het duurt nog wel eventjes (30 jaar ofzo) voordat nanotubes in de praktijk worden toegepast, ze zijn zo kut om ergens goed in te verwerken.

[Venator]

Ik vraag me af waarom ze niet een heatsink en processor uit 1 stuk carbon maken!?!

Nou, liever niet eigenlijk. Wat je dan krijgt is een cpu waar je zeker geen multiplier meer "hardwarematig zeg maar" kan instellen. Ik heb liever een carbon encasement of zo die je er af kan halen, dan kun je tenminste nog bij de core komen om eventueel de multiplier te veranderen.
* 786562 Venator