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Wie Käferhaut Computerchips kühlt

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  • Wie Käferhaut Computerchips kühlt

    Ein in der Wüste Namibias lebender Käfer ist Vorbild eines neuen Verfahrens zur Kühlung von Computerchips. Dank der speziellen Beschichtung ihrer Flügel können die Insekten der Gattung Stenocara aus dem Nebel, der von Zeit zu Zeit über die Dünenkämme der Namibwüste streicht, Wassertropfen einfangen und zu ihrem Mund leiten. Dieses Prinzip wollen Wissenschaftler nun ausnutzen, um Kühlflüssigkeit über Computerchips fließen zu lassen. Auch könnten damit Oberflächen entstehen, die sich effektiv von selbst reinigen.


    Die auch Tok-Tokkie genannten Käfer stellen sich mit ausgebreiteten Flügeln in den Wind, wenn Nebelschwaden vom Atlantik her über die Wüste an der Südwestküste Afrikas ziehen. Die Flügel sind mit einer besonderen Beschichtung ausgestattet, bei der sich Streifen einer wasseranziehenden Oberfläche mit Zonen eines wasserabweisenden Materials abwechseln. Das wasseranziehende Material fängt die feinen Nebeltröpfchen ein, während die wasserabweisenden Bereiche dafür sorgen, dass die Flüssigkeit zum Mund des Käfers abfließt. Mit diesem Trick kann der Käfer genug Wasser zum Überleben in dieser Wüstenregion einsammeln, in der es praktisch nie regnet.

    Die feine Struktur auf den Flügeln hatten britische Forscher erst vor fünf Jahren entdeckt. Das Prinzip, Flüssigkeiten mit einer Struktur aus wasserabweisendem und wasseranziehendem Material zu leiten, wollen die Wissenschaftler um Robert Cohen vom MIT nun in Computerchips einsetzen. Dazu haben sie bereits ein Verfahren entwickelt, um eine solche Beschichtung auf eine Oberfläche aufzutragen. In Tests konnten sie damit eine Flüssigkeit gezielt über eine völlig ebene Fläche laufen lassen. Techniken ähnlich wie bei einem Tintenstrahldrucker sollen nun die entsprechende Beschichtung von Oberflächen einfach und billig möglich machen. Damit könnte jede beliebige Struktur günstig hergestellt werden, erklärt Cohen.

    Solche Oberflächen könnten beispielsweise in Computerchips eingesetzt werden, auf denen Kühlflüssigkeiten ohne den Einsatz von Pumpen entlangfließen. Denkbar sei auch die Nutzung des Prinzips für chemische Analysegeräte, die mit kleinsten Flüssigkeitsmengen arbeiten, oder auch in Fahrzeugen, deren Oberflächen sich auf diese Weise von selbst reinigen.

  • #2
    Die wollen Wasser direkt auf die Computerchips leiten? Habe ich das richtig verstanden? Ich habe immer gedacht, dass Wasser schädlich für die Chips wäre

    Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
    endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
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    • #3
      Ist schon ne interessante Sache diese Technik. Der Käfer ist ein effektiver Minimalist.

      @Spocky: Die Chips werden wohl nur an den Leiterkontakten empfindlich auf Wasser reagieren. Und auf dem "Gehäuse" ist dann diese Spezialoberfläche. Das Wasser wird dann an den Kontakten vorbeigeleitet. Aber reine Spekulation.

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      • #4
        Zitat von Spocky
        Die wollen Wasser direkt auf die Computerchips leiten? Habe ich das richtig verstanden? Ich habe immer gedacht, dass Wasser schädlich für die Chips wäre

        Vielleicht könnte man eine speziele Kühlflüssigkeit verwenden die den elektrischen Strom nicht leitet und den Chip gleichzeitig vor Korrosion schützt.
        Ooh, and here, out of the mists of history, the legendary Esquilax, a horse with the head of a rabbit and the body of a rabbit.
        "Wie? Kein Blut, keine Innereien? Und trotzdem führt ihr Krieg? - Diese sinnlose Verschwendung von Gewalt stimmt mich traurig..."
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        • #5
          Destilliertes Wasser leitet Strom auch nicht, aber es kommt noch zu Oxydation.

          Es ist mittlerweile eh super, dass sich viele Entwickler die Idee aus der Natur holen, die hat ja durch Evolution die meiste Erfahrung. Und da sich eben diese Systeme durchgesetzt haben ist es doch nur gut, es nachzuahmen.

          Ich vermute, das ganze wird dann nicht komplett als Flüssiger Stoff kommen, sonder vielleicht als Gel.
          Textemitter, powered by C8H10N4O2

          It takes the Power of a Pentium to run Windows, but it took the Power of 3 C-64 to fly to the Moon!

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          • #6
            Wenn man ein elektrisches Gerät in destilliertes Wasser taucht gibt es trotzdem einen Kurzschluss, weil man sowas nie vollkommen staubfrei halten kann und die im staub enthaltenen Salze lösen sich im Wasser und leiten dann den Strom.
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            • #7
              Und auch, weil destilliertes Wasser bekanntlich autoprotolysiert (mit sich selbst zu Ionen reagiert)!

              2 H2O <==> H30+ + OH-

              Konzentration bei dest. Wasser: 10^-7 mol/L

              Also doch recht wenig. Reicht aber, um damit elektrischen Strom leiten zu können. Damit wäre Wasser komplett raus, denn die Oxidation kommt noch hinzu. Aber es gibt wirklich ausreichend unpolare Flüssigkeiten (unpolar, damit sich keine Salze lösen und Ionen bilden können), die nicht brennbar sind und sich hier verwenden lassen.

              Autsch! Da fällt mir ein, dann bräuchten wir eine gänzlich andere Beschichtung (Wasser ist nämlich stark polar). Ich weiß nicht, wie diese Abweisenden Schichten genau funktionieren, aber wahrscheinlich hat es etwas mit dem Lösungsverhalten zu tun, und da unterscheiden sich Dipole und Unpolare bekanntlich!
              "Denken ist eine Anstrengung, Glauben ein Komfort" - Ludwig Marcuse
              "Ich bin gegen Religion weil sie uns lehrt damit zufrieden zu sein, dass wir die Welt nicht verstehen." - Richard Dawkins
              "Menschen brauchen nun mal für jedes Wehwehchen einen zuständigen Gott. Die in den letzten zwei Jahrtausenden in den Himmel aufgenommenen christlichen Heiligen machen da keine Ausnahme." - Erich von Däniken

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              • #8
                Die Menge reicht noch nicht aus, um Strom zu leiten, denn wirklich destilliertes Wasser leitet keinen Strom - ich meine gut, im Endeffekt ist alles eine Frage der Distanz und der Stromstärke, auch Luft kann bei geringem abstand und großem Strom diesen leiten...

                1 molare Natronlauge ist auch nicht sauer, obwohl sie 10^-14 H3O+ hat
                Für meine Königin, die so reich wäre, wenn es sie nicht gäbe ;)
                endars Katze sagt: “nur geradeaus” Rover Over
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                • #9
                  Zitat von Spocky
                  Die Menge reicht noch nicht aus, um Strom zu leiten, denn wirklich destilliertes Wasser leitet keinen Strom - ich meine gut, im Endeffekt ist alles eine Frage der Distanz und der Stromstärke, auch Luft kann bei geringem abstand und großem Strom diesen leiten...

                  1 molare Natronlauge ist auch nicht sauer, obwohl sie 10^-14 H3O+ hat
                  1. Deine Natronlauge ist deshalb nicht sauer, weil die OH- -Ionen deutlich überwiegen!
                  2. Wer redet hier von sauer oder nicht sauer, ich rede hier von Autoprotolyse, die eine völlig neutrale Flüssigkeit zur Folge hat, die nur eben dank Ionenbildung Strom leiten kann (und das ist der Fall!), wenn auch nur schlecht, und damit komm ich schon zu
                  3. Du sagst es selbst: es kommt auf die Distanz an! Und die Abstände zwischen den Leiteranschlüssen eines normalen Prozessors liegen unter einem Milimeter! Das reicht schon, um zumindest hin und wieder unkontrollierte Ströme zu verursachen, die zumindest deine Prozesorlogik schrotten!

                  Also jetzt bitte weg vom Wasser!
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