موزع الحرارة

ينقل موزع الحرارة الطاقة على شكل حرارة من مصدر ساخن إلى ممتص حرارة أو مبادل حراري بارد . يوجد نوعان من موزعات الحرارة الديناميكية الحرارية: السلبي والفعال. النوع الأكثر شيوعًا من موزعات الحرارة السلبية هو صفيحة أو كتلة من مادة ذات موصلية حرارية عالية ، مثل النحاس أو الألومنيوم أو الماس. أما موزع الحرارة الفعال فيسرّع عملية نقل الحرارة باستهلاك الطاقة على شكل شغل من مصدر خارجي. ^{[ 1 ]}

تستخدم الأنابيب الحرارية سوائل داخل غلاف محكم الإغلاق. تدور هذه السوائل إما بشكل سلبي، عن طريق الحمل الحراري التلقائي، الذي يحدث عند بلوغ فرق درجة حرارة معين؛ أو بشكل نشط، بفضل مروحة تُدار بواسطة مصدر طاقة خارجي. في غياب الدوران المحكم، يمكن نقل الطاقة عن طريق انتقال المادة السائلة، على سبيل المثال، هواء بارد مُزوَّد من الخارج، مدفوعًا بمصدر طاقة خارجي، من جسم ساخن إلى جسم خارجي آخر، مع العلم أن هذا لا يُعدّ نقلًا حراريًا بالمعنى الدقيق للكلمة في الفيزياء. ^{[ 2 ]}

يُجسّد مُوزّع الحرارة السلبي ، الذي يُعبّر عن زيادة الإنتروبيا وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية، مبدأ توزيع الحرارة ، حيث يُوزّع الحرارة ويُوزّعها، مما يُتيح الاستفادة الكاملة من المُبادل الحراري. يُمكن لهذا أن يزيد من السعة الحرارية للمجموعة ككل، إلا أن الوصلات الحرارية الإضافية تُحدّ من هذه السعة. تُعزّز خصائص التوصيل الحراري العالية للمُوزّع فعاليته كمُبادل حراري هوائي، مُقارنةً بالمصدر الأصلي (الأصغر حجمًا على الأرجح). يُقابل انخفاض التوصيل الحراري للهواء في الحمل الحراري مساحة السطح الأكبر للمُوزّع، مما يُحسّن من كفاءة نقل الحرارة.

يُستخدم موزع الحرارة عادةً عندما يكون مصدر الحرارة ذا كثافة تدفق حراري عالية (تدفق حراري عالٍ لكل وحدة مساحة)، ولأي سبب كان، لا يستطيع المبادل الحراري تبديد الحرارة بكفاءة. على سبيل المثال، قد يكون ذلك بسبب تبريده بالهواء، مما يُعطيه معامل انتقال حرارة أقل مما لو كان مُبردًا بالسوائل. يكفي معامل انتقال حرارة عالٍ للمبادل الحراري لتجنب الحاجة إلى موزع الحرارة. يُعد استخدام موزع الحرارة جزءًا مهمًا من التصميم الأمثل اقتصاديًا لنقل الحرارة من وسط ذي تدفق حراري عالٍ إلى وسط ذي تدفق حراري منخفض. ومن الأمثلة على ذلك:

• وعاء طهي على الموقد مصنوع من الفولاذ أو الفولاذ المقاوم للصدأ ، بقاعدة مطلية بالنحاس
• الدوائر المتكاملة المبردة بالهواء مثل المعالج الدقيق
• تبريد خلية ضوئية بالهواء في نظام كهروضوئي مركز

يتميز الماس بموصلية حرارية عالية جدًا . ويُستخدم الماس الصناعي كطبقة أساسية للدوائر المتكاملة عالية الطاقة وثنائيات الليزر.

يمكن استخدام المواد المركبة، مثل مركبات المصفوفة المعدنية (MMCs) من النحاس والتنغستن ، وAlSiC ( كربيد السيليكون في مصفوفة من الألومنيوم)، وDymalloy (الماس في مصفوفة من سبيكة النحاس والفضة)، و E-Material ( أكسيد البريليوم في مصفوفة من البريليوم ). تُستخدم هذه المواد غالبًا كركائز للرقائق الإلكترونية، نظرًا لإمكانية مطابقة معامل تمددها الحراري مع السيراميك وأشباه الموصلات.

• 
  وحدتا ذاكرة مغلفتان بمشتتات حرارية من الألومنيوم
• 
  مقارنة جنبًا إلى جنب بين مشتتات الحرارة المتكاملة (IHS) من AMD (في المنتصف) و Intel (على الجانبين) الشائعة في معالجاتها الدقيقة
• 
  معالج AMD Athlon 64 X2 6000+ (ADA6000IAA6CZ، وندسور)، أثناء إزالة مشتت الحرارة الخاص به (عملية تُعرف بإزالة الغطاء). هذا المعالج تحديدًا ملحوم بمشتت الحرارة، مما قد يؤدي إلى تلفه أثناء الإزالة أو يُصعّبها.

في مايو 2022، ابتكر باحثون من جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين وجامعة كاليفورنيا في بيركلي حلاً جديداً لتبريد الأجهزة الإلكترونية الحديثة بكفاءة أعلى من الطرق الحالية. تعتمد طريقتهم المقترحة على استخدام موزعات حرارية تتكون من طبقة عازلة كهربائياً من بولي (2-كلورو-بارا-زيلين) ( باريلين سي) وطبقة من النحاس. كما يتطلب هذا الحل مواد أقل تكلفة. ^{[ 3 ]}

• وحدة الحاسوب
• معجون حراري
• مادة التوصيل الحراري

• مشعاع لوحي