Cell Reports Physical Scienceに掲載された論文によると、ヒートシンクをハイドロゲルでコーティングすることで、パッシブ冷却に「顕著な」効果が得られることが示唆されています。この論文では、100W FETや84W Intel Core i5-4690 CPUなどの電子機器のパッシブ熱管理にハイドロゲルベースの水分熱電池（MTB）を用いた試験が取り上げられています。試験結果は良好で、MTBを使用することで、ヒートシンク単体の場合と比較して電子機器部品の温度が約15℃低下しました。ただし、当然ながら注意事項は適用されます。
ハイドロゲルコーティングは、動物の発汗に似た仕組みで冷却効果を発揮します。科学者によると、電子機器に負荷がかかっているときは、ハイドロゲルが水分を放出し、それが蒸発することで冷却効果を生み出します。電子機器がアイドル状態になると、ハイドロゲルは水分を補充し、次の負荷に備えます。
この説明から、ハイドロゲル冷却が周期的な負荷を伴うアプリケーションに最適であることがお分かりいただけるでしょう。科学者たちは、5Gセルタワーとデータセンターを例に挙げています。どちらも12時間ごとに高負荷から低負荷へとサイクルを繰り返しています。
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テストは前述の100W FETと84W Intel CPUで実施され、どちらの場合もMTBの冷却性能は「これまで報告されているパッシブ冷却方式よりも大幅に向上」しました。比較テストは室温22℃、相対湿度70%の環境で実施されました。15℃の差は非常に価値のある改善と言えるでしょう。湿度は、熱負荷が加わる合間にMTBの充電を促します。そのため、フロリダ、香港、シンガポール、台湾などの熱帯地域では、相対湿度が80～90%になることもあり、特に効果的でしょう。
MTBだけでは不十分な状況では、ヒートパイプ、ベイパーチャンバー、液体循環ループなどと組み合わせたハイブリッドソリューションで活用できます。ただし、特定のユースケースに合わせてMTBを調整する方法もあります。例えば、設計上の制約が許す限り、MTBは表面積を大きくし、ハイドロゲルコーティングを薄くすることで、良好な性能を発揮します。MTBのもう一つの利点は、科学者たちがスケーラブルなソリューションであると主張していることと、1ユニットあたり12ドルという比較的低価格であることです。
科学者たちは、MTBの理想的な用途は「5Gチップ、電源バッテリー、サーバー／データセンター、オプトエレクトロニクスの熱管理」であると結論付けています。MTBの水分補給に必要な理想的な周期的な性質に従ったデバイスの使用は、HTPCのようなデバイスの使用に適しているかもしれません。しかし、これは明らかにまだテスト段階にあります。
ワークロードがスムーズなサイクルで実行されず、ハイドロゲルが再充電できない場合に何が起こるかを示すグラフがあれば良かったと思います。また、現代のCPUは200W以上の電力を簡単に消費するため、より高い消費電力での結果を見るのも興味深いでしょう。ハイドロゲルは15°Cのデルタを供給できなくなるのでしょうか？あるいは、長時間の熱負荷によって分解してしまうのでしょうか？これらは今後の研究課題となるでしょう。
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マーク・タイソンはトムズ・ハードウェアのニュース編集者です。ビジネスや半導体設計から、理性の限界に迫る製品まで、PCテクノロジーのあらゆる分野を網羅的にカバーすることに情熱を注いでいます。
