Northrop Grumman otrzymał od amerykańskiej agencji DARPA kontrakt o wartości 7 mln dolarów na rozwój mikrochipów wykorzystujących diament do odprowadzania ciepła. Technologia ma zwiększyć moc i niezawodność układów wysokiej częstotliwości, a w przyszłości może znaleźć zastosowanie między innymi w radarach, systemach walki elektronicznej, łączności satelitarnej oraz bezzałogowych statkach powietrznych.
Problem, który ma rozwiązać projekt, jest związany z rosnącą mocą współczesnej elektroniki. Tranzystory wykorzystywane w nadajnikach radiowych generują duże ilości ciepła. Jeżeli nie zostanie ono skutecznie odprowadzone, trzeba ograniczyć moc układu, aby zapobiec jego przegrzaniu i skróceniu żywotności.
DARPA rozwija tę technologię w ramach programu THREADS, którego celem jest usuwanie ciepła bezpośrednio na poziomie elementów elektronicznych. Agencja wskazuje, że lepsze zarządzanie temperaturą może pozwolić zwiększyć moc układów bez zwiększania ich rozmiarów, masy i złożoności.
Northrop Grumman chce wykorzystać w tym celu właściwości diamentu. Materiał ten bardzo skutecznie przewodzi ciepło, dzięki czemu może szybko odprowadzać energię cieplną z najbardziej obciążonych obszarów mikrochipu.
W opracowywanym rozwiązaniu warstwa diamentu jest integrowana bezpośrednio ze strukturą układu. Firma współpracuje przy projekcie ze Stanford University. W specjalnie przygotowanych mikroskopijnych kanałach znajdujących się w tylnej części układu umieszczany jest materiał, który pomaga transportować ciepło z obszarów o najwyższej temperaturze.
Northrop Grumman informuje, że podczas pierwszej fazy programu udało się zwiększyć gęstość mocy 3,3-krotnie. W drugiej fazie firma chce ponownie znacząco zwiększyć możliwości układu, tworząc mikrochipy o ponad trzykrotnie większej mocy przy zachowaniu niewielkich wymiarów.
Znaczenie tej technologii dla lotnictwa może być duże. Jednym z najważniejszych potencjalnych zastosowań są radary. Większa moc nadajnika przy zachowaniu jego dotychczasowych rozmiarów może przełożyć się na większy zasięg wykrywania celów.
DARPA już wcześniej wskazywała, że technologie rozwijane w programie THREADS mogą znaleźć zastosowanie w radarach, łączności oraz systemach walki elektronicznej. Według agencji zwiększenie gęstości mocy może pozwolić na uzyskanie większego zasięgu bez konieczności montowania większych urządzeń.
To otwiera również drogę do zastosowania technologii na pokładach bezzałogowych statków powietrznych. W przypadku dronów każdy dodatkowy kilogram i każdy centymetr sześcienny wyposażenia ma znaczenie. Mniejszy układ elektroniczny o większej mocy mógłby pozwolić na zastosowanie bardziej wydajnego radaru, systemu rozpoznania lub łączności bez zwiększania wymiarów platformy.
Potencjalne zastosowania obejmują także samoloty załogowe. Technologia może być interesująca dla radarów pokładowych, systemów samoobrony, rozpoznania elektronicznego oraz urządzeń komunikacyjnych. Szczególnie istotne może być ograniczenie masy i wymiarów układów, przy jednoczesnym zwiększeniu ich mocy.
Kolejnym obszarem są satelity. Northrop Grumman wskazuje wprost na możliwość wykorzystania opracowywanych układów w przyszłych łączach satelitarnych. W przestrzeni kosmicznej skuteczne zarządzanie ciepłem jest szczególnie ważne, ponieważ możliwości jego odprowadzania są ograniczone.
Technologia może również wpłynąć na rozwój systemów walki elektronicznej. Mocniejsze nadajniki mogą zwiększyć możliwości zakłócania lub oddziaływania na sygnały przeciwnika, a jednocześnie pozwolić na budowę bardziej kompaktowych urządzeń.
Nie oznacza to jednak, że diamentowe mikrochipy w najbliższym czasie trafią bezpośrednio do seryjnie produkowanych samolotów czy dronów. Obecnie jest to technologia rozwijana w ramach programu badawczo-rozwojowego DARPA. Konieczne będzie jej dalsze testowanie, opracowanie procesów produkcyjnych oraz integracja z konkretnymi systemami.
Dla konstruktorów przyszłych platform lotniczych kierunek rozwoju jest jednak interesujący. Problemem coraz bardziej zaawansowanej elektroniki nie jest wyłącznie uzyskanie większej mocy obliczeniowej czy większej mocy nadajnika. Równie ważne staje się szybkie odprowadzenie ciepła.
Jeżeli uda się skutecznie ograniczyć to ograniczenie, przyszłe radary, systemy łączności i urządzenia walki elektronicznej mogą oferować większe możliwości bez konieczności zwiększania ich wymiarów. W przypadku bezzałogowców może to oznaczać więcej funkcji przy tej samej masie, a w przypadku samolotów – bardziej wydajne systemy mieszczące się w istniejących przestrzeniach.
Program THREADS jest więc przykładem technologii, która na pierwszy rzut oka dotyczy jedynie mikroelektroniki, ale jej efekty mogą ostatecznie wpłynąć na konstrukcję całych przyszłych platform lotniczych.
Źródło informacji: Northrop Grumman / redag. Aviation24.pl
