La tecnología de enfriamiento evaporativa podría frenar las crecientes demandas de energía de los centros de datos
Ilustración de una membrana de fibra que elimina el calor de un chip electrónico a través de la evaporación. Crédito: Tianshi Feng
Los ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una nueva tecnología de enfriamiento que podría mejorar significativamente la eficiencia energética de los centros de datos y la electrónica de alta potencia. La tecnología presenta una membrana de fibra especialmente diseñada que elimina pasivamente el calor a través de la evaporación. Ofrece una alternativa prometedora a los sistemas de enfriamiento tradicionales como ventiladores, disipadores de calor y bombas líquidas. También podría reducir el uso del agua asociado con muchos sistemas de enfriamiento actuales.
El avance se detalla en un artículo publicado el 13 de junio en la revista Joule.
A medida que la inteligencia artificial (IA) y la computación en la nube continúan expandiéndose, la demanda de procesamiento de datos, y el calor que genera, se dispara. Actualmente, el enfriamiento representa hasta el 40% del uso total de energía de un centro de datos. Si las tendencias continúan, el uso de energía global para el enfriamiento podría más del doble para 2030.
La nueva tecnología de enfriamiento evaporativa podría ayudar a frenar esa tendencia. Utiliza una membrana de fibra de bajo costo con una red de poros pequeños e interconectados que dibujan líquido de enfriamiento a través de su superficie utilizando la acción capilar. A medida que el líquido se evapora, elimina eficientemente el calor de la electrónica debajo, no se requiere energía adicional. La membrana se encuentra en la parte superior de los microcanales sobre la electrónica, tirando líquido que fluye a través de los canales y disipando eficientemente el calor.
“En comparación con el enfriamiento tradicional del aire o líquido, la evaporación puede disipar un mayor flujo de calor mientras usa menos energía”, dijo Renkun Chen, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Escuela de Ingeniería de UC San Diego Jacobs, quien dirigió el proyecto con los profesores Shengqiang Cai y Abhishek Saha, ambos del mismo departamento. Ingeniería mecánica y aeroespacial Ph.D. El estudiante Tianshi Feng y el investigador postdoctoral Yu Pei, ambos miembros del Grupo de Investigación de Chen, son autores co-primero en el estudio.
Ilustración de la membrana de fibra que tira de líquido de microcanales en sus poros a través de la acción capilar y enfriando una fuente de calor a medida que el líquido se evapora. Crédito: Tianshi Feng
Muchas aplicaciones actualmente dependen de la evaporación para el enfriamiento. Las tuberías de calor en computadoras portátiles y evaporadores en aires acondicionados son algunos ejemplos, explicó Chen. Pero aplicarlo de manera efectiva a la electrónica de alta potencia ha sido un desafío.
Los intentos anteriores que usan membranas porosas, que tienen áreas de alta superficie que son ideales para la evaporación, no han tenido éxito porque sus poros eran demasiado pequeños, por lo que obstruirían o demasiado grandes y provocarían la ebullición no deseada.
“Aquí, usamos membranas de fibra porosa con poros interconectados con el tamaño correcto”, dijo Chen. Este diseño logra una evaporación eficiente sin esas desventajas.
Cuando se analizó a través de flujos de calor variables, la membrana logró un rendimiento que rompió el registro. Gestionaron los flujos de calor superiores a 800 vatios de calor por centímetro cuadrado, uno de los niveles más altos jamás registrados para este tipo de sistema de enfriamiento. También resultó estable durante varias horas de operación.
Configuración de prueba de evaporación utilizando la membrana de fibra. Crédito: Tianshi Feng y Yu Pei
“Este éxito muestra el potencial de reinventar materiales para aplicaciones completamente nuevas”, dijo Chen. “Estas membranas de fibra fueron diseñadas originalmente para la filtración, y nadie había explorado previamente su uso en evaporación.
“Reconocimos que sus características estructurales únicas, poros interactuados y el tamaño de los poros justos, podrían hacerlas ideales para un enfriamiento evaporativo eficiente. Lo que nos sorprendió fue que, con el refuerzo mecánico adecuado, no solo resistieron el alto flujo de calor, se desempeñaron extremadamente bien debajo de él”.
Si bien los resultados actuales son prometedores, Chen dice que la tecnología todavía funciona muy por debajo de su límite teórico. El equipo ahora está trabajando para refinar la membrana y optimizar el rendimiento. Los próximos pasos incluyen integrarlo en prototipos de placas frías, que son componentes planos que se unen a chips como CPU y GPU para disipar el calor. El equipo también está lanzando una empresa de inicio para comercializar la tecnología.
Más información: TiAnshi Feng et al, evaporación de alta película de alto flujo y de flores estables de membranas de fibra con poros interconectados, Joule (2025). Doi: 10.1016/j.joule.2025.101975
Información en la revista: Joule proporcionado por la Universidad de California – San Diego
Cita: la tecnología de enfriamiento evaporativa podría frenar las crecientes demandas de energía de los centros de datos (1325, 13 de junio) Recuperado el 13 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-evaporation-cooling-tech-centers.html
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