Nhiệt được xem là “kẻ thù” rất lớn đối với các nhà thiết kế điện tử và đó là một trong những yếu tố hạn chế ngăn hoạt động của thiết bị điện tử. Nếu nhiệt không thể thoát ra khỏi mạch, chúng sẽ hỏng về mặt chức năng, đôi khi về mặt vật lý. 

Hình dạng tấm tản nhiệt xếp chồng lên nhau quen thuộc được thiết kế để dẫn nhiệt ra khỏi các khu vực nhạy cảm và tản nhiệt ở nơi không gây ra sự cố, nhưng nhóm nghiên cứu cho biết họ thường không thể loại bỏ nhiệt từ mặt dưới của thiết bị, nơi có rất nhiều nhiệt được tạo ra.

Các bộ tản nhiệt thế hệ tiếp theo tìm cách cải tiến tản nhiệt truyền thống, nhưng nhóm nghiên cứu cho biết chúng thường được làm từ vật liệu đắt tiền như kim cương và chúng thường không thể gắn trực tiếp lên bề mặt các thành phần mà không có lớp "tản nhiệt vật liệu giao diện" giúp cải thiện tiếp xúc, nhưng có thể ức chế hiệu suất nhiệt.

Nhóm nghiên cứu đã đưa ra giải pháp mà họ cho rằng tăng cường triệt để sự tỏa nhiệt mà không cần đưa vào các vật liệu đắt tiền. Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Nature Electronics đó là phủ lên các thiết bị một lớp điện poly và sau đó là lớp phủ bảo vệ bằng đồng. Điều này cho phép đồng gần với các phần tử tạo nhiệt, loại bỏ nhu cầu về vật liệu giao diện nhiệt.

Các cấu hình thử nghiệm cho thấy khả năng làm mát vượt trội đối với bộ tản nhiệt bằng đồng bảo vệ trung tâm.

Về cơ bản, hệ thống làm mát mới bao phủ hoàn toàn bề mặt tiếp xúc của thiết bị điện tử, bao gồm cả mặt trên, mặt dưới và các cạnh bên. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thành công phương pháp làm mát thụ động siêu hiệu quả này trên một số bóng bán dẫn công suất gallium nitride.

Đối với một mạch điện đơn lẻ, chúng đã ghi lại những kết quả ấn tượng nhưng hiệu quả còn nhân lên gấp bội khi có thể xếp chồng chúng lên nhau. 

“Giả sử bạn có nhiều bảng mạch in, bạn có thể xếp chồng với cùng một khối lượng khi bạn đang sử dụng lớp phủ của chúng tôi, so với việc bạn đang sử dụng tản nhiệt làm mát bằng chất lỏng hoặc không khí thông thường... Và điều này dẫn đến công suất trên mỗi đơn vị thể tích cao hơn nhiều. Chúng tôi đã có thể chứng minh mức tăng 740% công suất trên một đơn vị âm lượng”, tác giả chính và sinh viên Tarik Gebrael của UIUC Ph. D chia sẻ.

Nghiên cứu xác nhận rằng, lớp phủ đồng này phù hợp để sử dụng trong cả các ứng dụng làm mát bằng không khí và nước, mặc dù cần thử nghiệm thêm để xem dung dịch này sẽ bền như thế nào trong nước sôi, chất lỏng điện môi sôi, các ứng dụng điện áp cao và trong mạch phức tạp hơn so với các giàn thử nghiệm đơn giản được sử dụng trong nghiên cứu.