پلیمرهایی‌که رایانه‌ها را خنک می‌کنند

 این فناوری نوین تا آن درجه از اهمیت برخوردار است که پیش‌بینی می‌شود صنایعی همچون تولید رایانه و سیستم‌های الکترونیکی را متحول کند. در گفتگوی اختصاصی که مشروح آن را در زیر می‌خوانید، پروفسور کیمینگ ژانگ از دانشگاه پنسیلوانیا و ابداع‌کننده این پلاستیک‌(پلیمر) جدید اطلاعات جالب توجهی را درباره آن مطرح می‌کند.

پیش از هر چیز و به بیانی ساده چگونگی عملکرد این پلیمر جدید را تشریح کنید؟

این پلیمر جدید در ادامه راه تولید نوعی ماده سرامیکی ارائه شده که چندی پیش از سوی گروهی دیگر از محققان به جامعه علمی جهان معرفی شد. پلیمری که ما طراحی و ابداع کرده‌ایم در صورتی که در مجاورت میدان‌های الکتریکی نظیر آنچه که در درون سیستم‌های رایانه‌ای و حتی یخچال‌ها و سیستم‌های الکترونیکی نظیر آنها وجود دارد، قرار گیرد با توجه به ساختار منحصربه‌فردی که دارد می‌تواند حرارت تولیدشده در میدان را جذب خود کرده و آن را راهی اتمسفر زمین کند. در حقیقت پلیمر با این کار موجب خنک ماندن نسبی محیط و وارد آمدن فشار کمتری بر سیستم‌ها و اجزای حساس سازنده سیستم‌های الکترونیکی می‌شود.

فکر می‌کنید مهم‌ترین کاربرد این فناوری در چه عرصه‌هایی خواهد بود؟

هم‌اکنون صنعت رایانه و تراشه‌سازی جهان با مشکلاتی روبه‌رو هستند که توسعه آنها را با اختلالاتی روبه‌رو کرده است. از آن جمله می‌توان به حرارت تولیدشده در میدان‌های الکتریکی آنها اشاره کرد که مهم‌ترین تاثیر مخربشان کاهش عمر مفید سیستم‌هاست. از آن گذشته استفاده از این پلیمر جدید در تراشه‌ها طیف وسیعی از سیستم‌های الکترونیکی را که این ریزسازه‌ها در آن نقش حیاتی ایفا می‌کنند متحول خواهد کرد. رایانه‌ای که هم‌اکنون در منزل شماست معمولا با سروصدای بالای فن خود موجب آزار و اذیت‌تان می‌شود. از آن گذشته حتما خبرهای زیادی درباره آتش گرفتن رایانه‌های همراه در نتیجه حرارت تولیدشده در میدان‌های الکتریکی و باتری‌های آن شنیده‌اید. این پلیمر جدید می‌تواند پایانی بر تمامی این مشکلات و نواقص باشد.

شما گفتید که در گذشته نیز فناوری مشابهی ارائه شده بود. چه تفاوت‌هایی میان این دو وجود دارد؟

در گذشته نه‌چندان دور تنی چند از همکارانم نوعی مواد سرامیکی ابداع کردند که دارای خاصیت مشابهی با این پلیمر جدید است. اما آن مواد دارای نواقص کاربردی هستند. مثلا تنها در یک دمای خاص شروع به کار کرده و با تغییر دمای خود موجب خنک شدن سیستم‌های الکترونیکی مجاور می‌شوند. با این حال آنچه که ما در دانشگاه پنسیلوانیا ارائه کرده‌ایم از جهات گوناگون متمایز است. این پلیمر در دماهای پایین‌تر نیز کاربرد دارد و حال آن که مواد سرامیکی تنها در دماهای بالا شروع به کار می‌کنند. از آن گذشته زمانی که صحبت از استفاده از آنها در سیستم‌هایی نظیر یخچال‌ها می‌شود، تفاوت و کاربردی بودن پلیمر جدید بیشتر احساس می‌شود، چون در میدان الکتریکی یخچال‌ها و سیستم‌های مشابه حرارت مضر کمتری تولید می‌شود، پس منطق حکم می‌کرد که به دنبال ابداع مواد خنک‌کننده حساس‌تری باشیم.

پلیمر ابداعی شما در چه دمایی فعال می‌شود؟

طیف حرارتی برای فعال ماندن این پلیمر وسیع است، اما مهم این است که از دمای پایینی همچون 55 درجه سانتیگراد کار خود را آغاز می‌کند. البته آنچه که ما ارائه کرده‌ایم می‌تواند دارای نسخه‌های مشابهی باشد. مثلا نوع ویژه‌ای از این پلیمر جدید که تنها حدود 2 میکرومتر ضخامت دارد می‌تواند در دمای 12 درجه سانتی‌گراد فعال شده و خنک یا گرم‌تر شود و به این ترتیب در سیستم‌های فوق‌العاده حساس الکترونیکی بشدت و با ضریب دقت بالایی تغییرات دمایی محیط را زیر نظر داشته باشد.

درخصوص میزان جذب حرارت محیطی نیز آیا تفاوتی میان این دو فناوری وجود دارد؟

قطعا. ما در جریان بررسی‌های آزمایشگاهی که طی ماه‌های اخیر داشته‌ایم، متوجه شدیم تفاوت فاحشی در  توانایی این دو ماده (مواد سرامیکی و پلیمر جدید) در جذب حرارت میدانی وجود دارد. بررسی‌های دقیق‌تر نشان دادند که پلیمر ارائه شده تا 7 یا حتی 8 بار توانایی بیشتری در جذب حرارت دارد. این ویژگی می‌تواند امتیاز مهمی برای آن باشد چون با اندازه‌گیری دقیق آن و طیف حرارتی که برای آن تعریف شده است می‌توان عمر مفید سیستم‌های الکترونیکی را که از پلیمر در آنها استفاده شده را حدس زد.

واکنش تولیدکنندگان سیستم‌های رایانه‌ای و تراشه درخصوص این فناوری نوین چگونه بوده است؟

گرچه این فناوری هنوز در ابتدای راه خود قرار دارد، اما هم‌اکنون نیز از جهات مختلف جنبه کاربردی پیدا کرده است و از این رو با استقبال کارشناسان و متخصصان عرصه تراشه، رایانه، رایانه همراه و دیگر سیستم‌های مشابه روبه‌رو شده است. پیش‌بینی ما این است که با تجاری‌سازی این دانش نوین و استفاده گسترده از آن در سیستم‌هایی که در آینده نه‌چندان دور تولید خواهند شد، بخش قابل‌توجهی از مشکلات معمول کاربران در استفاده از این سیستم‌ها مرتفع شود. هم‌اکنون شرکت‌های بزرگی نظیر اینتل برای استفاده از این پلیمر جدید در سازه‌های الکترونیکی خود اعلام آمادگی کرده‌اند.

فکر می‌کنید مهم‌ترین ویژگی فناوری نوینی که ابداع کرده‌اید برای کاربران چه می‌تواند باشد؟

حقیقت امر این است که تمامی دانش‌های نوینی که ابداع می‌شوند با هدف کمک به ساده‌تر شدن زندگی بشر است. این پلیمر و قابلیت‌های نهفته در آن نیز از این قاعده مستنثنی نیست. با استفاده از این ماده جدید می‌توان گفت که بزودی با فن پرسروصدای رایانه‌ها و همچنین سیستم‌های حجیمی که برای خنک نگاه داشتن رایانه‌های همراه و تراشه‌ها به کار گرفته می‌شوند خداحافظی می‌کنیم.

برنامه بعدی شما در راه توسعه این فناوری کاربردی چیست؟

ما ایده‌های زیادی برای توسعه این دانش نوین داریم چون با هر بار فکر کردن متوجه کاربرد جدیدتری برای آن می‌شویم. البته فکر می‌کنم که کار هنوز دارای نواقص و کمبودهایی است. ما برای ارائه فناوری موثرتر تصمیم گرفته‌ایم به سراغ کریستال‌های مایعی برویم که برای همگان آشنا هستند. در حال حاضر این مواد کاربردی در نمایشگرها و محصولات مشابه به کار گرفته می‌شوند. با توجه به ساختار خاصی که از آن برخوردارند و آن همانا هم‌ردیف شدن با میدان الکتریکی و بازگشت به حالت اولیه با قطع میدان است، می‌توانم این خبر خوش را بدهم که فناوری نوین و موثرتری در زمینه خنک‌سازی رایانه‌ها و تراشه‌های حساس در راه است.

پروفسور کیمینگ ژانگ در یک نگاه‌

حوزه تحقیقات کاربردی پروفسور کیمینگ ژانگ عمدتا به مواد منحصربه‌فرد الکترونیکی بازمی‌گردد که از آن جمله می‌توان به مواد الکترونیکی Soft و کاربردهای مرتبط با آنها اشاره کرد. محصولاتی که بر این اساس تولید می‌شود طیف وسیعی از تولیدات در حوزه‌های الکترومکانیک و فوتونیک گرفته تا الکترو اپتیک را شامل می‌شود.

پروژه‌های تحقیقاتی وی به جهت کاربردهای وسیعی که دارد از سوی بنیاد ملی علوم آمریکا، دفتر تحقیقات دریایی آمریکا و آژانس پروژه‌های تحقیقات پیشرفته این کشور موسوم به DARPA و همچنین انستیتو ملی سلامت آمریکا حمایت می‌شود.