Thermisches Interface-Material: Die Revolution der klassischen Wärmeleitpaste?

Professor Guihua Yu von der Cockrell School of Engineering betont die Dringlichkeit dieser Entwicklung: „Der Energieverbrauch für die Kühlung von energieintensiven Rechenzentren und anderen großen elektronischen Systemen steigt rasant an. Es ist entscheidend, neue Wege für eine effiziente und nachhaltige Kühlung zu finden.“ Derzeit macht die Kühlung etwa 40 Prozent des Energieverbrauchs von Rechenzentren aus, was jährlich 8 Terawattstunden entspricht. Die Forscher schätzen, dass ihre Technologie den Kühlbedarf um 13 Prozent senken könnte, was einer Reduktion des gesamten Energieverbrauchs von Rechenzentren um 5 Prozent entspricht.

Die Entdeckung, die in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht wurde, ist Teil eines größeren Projekts zur Optimierung thermischer Interface-Materialien. Diese Materialien sollen die von elektronischen Geräten erzeugte Wärme ableiten und so den Kühlbedarf verringern. Ein Problem bisheriger Materialien war die Diskrepanz zwischen theoretisch möglicher und tatsächlich erreichter Kühlleistung. Das neue Material überwindet diese Lücke und kann 2.760 Watt Wärme von einer kleinen Fläche von 16 Quadratzentimetern ableiten. Dadurch kann der Energiebedarf für die Kühlpumpe, ein wesentlicher Bestandteil des gesamten Kühlsystems, um 65 Prozent gesenkt werden.

Kai Wu, Hauptautor der Studie, erklärt: „Dieser Durchbruch bringt uns der idealen Leistung, die theoretisch vorhergesagt wurde, näher und ermöglicht nachhaltigere Kühllösungen für Hochleistungselektronik.“ Das Material könnte in energieintensiven Anwendungen wie Rechenzentren und der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden und den Weg für effizientere und umweltfreundlichere Technologien ebnen.

Mit dem rasanten Wachstum der künstlichen Intelligenz und der fortschreitenden Technologisierung wird ein erheblicher Anstieg der Nachfrage nach Rechenzentren erwartet. Goldman Sachs prognostiziert, dass der Energiebedarf von Rechenzentren bis 2030 um 160 Prozent weiter steigen wird. Allein die KI könnte den Energieverbrauch von Rechenzentren zwischen 2023 und 2030 um 200 Terawattstunden pro Jahr erhöhen.

Die Forscher haben das neue Kühlmaterial mithilfe eines speziellen Verfahrens namens Mechanochemie entwickelt. Dieser Prozess ermöglicht eine kontrollierte Mischung von flüssigem Metall und Aluminiumnitrid, wodurch Wärme leichter durch das Material geleitet werden kann. Die Materialien wurden bereits an kleinen Labormodellen getestet, und das Team bereitet nun die Skalierung der Materialproduktion vor, um sie mit Partnern in Rechenzentren zu testen.