‘लावा’ की तरह गर्म हो जाता है फोन? IIT Madras ने ढूंढा ओवरहीटिंग का सॉल्यूशन

लगातार अरबों कैलकुलेशन के कारण गर्म हो जाता है फोन

नाखून से भी छोटा एक प्रोसेसर हर सेकंड अरबों कैलकुलेशन करता है, और हर कैलकुलेशन से थोड़ी गर्मी पैदा होती है। एक कैलकुलेशन से कुछ नहीं होता। लेकिन बिना खिड़की वाले कमरे में एक साथ अरबों कैलकुलेशन होने पर बिना आग वाली भट्टी जैसी गर्मी पैदा हो जाती है। चिप खुद ही गर्म होकर जलने लगती है। सबसे बुरी बात यह है कि चार्जर पर बैटरी भी अपनी गर्मी छोड़ती है, जिससे एक बंद कमरे में दो तरफ से गर्मी बढ़ती है। जब गर्मी बहुत ज्यादा हो जाती है, तो माइक्रोप्रोसेसर के पास बस एक ही रास्ता बचता है। वह हार मान लेता है। वह धीमा हो जाता है। इंजीनियर इसे ‘थर्मल थ्रॉटलिंग’ कहते हैं। आप इसे तब महसूस करते हैं जब गेम अटकने लगता है और एक्शन शुरू होते ही फोन धीमा पड़ जाता है। यह पूरी कहानी एक ही सवाल पर टिकी है: गर्मी कितनी तेजी से बाहर निकल सकती है? दशकों से, इस सवाल का जवाब देने वाले डिवाइस ने एक अनकहे नियम का पालन किया है: गर्मी प्लेट की उसी सतह से अंदर जाती थी और बाहर निकलती थी।

हीट पाइप में कोई मोटर, कोई पंप, कोई गतिशील भाग नहीं होता है। धातु की एक सपाट प्लेट लें, उसमें चावल के दाने से भी पतली नालियों की एक भूलभुलैया बनाएं, इसे दूसरी प्लेट के नीचे सील करें, सारी हवा बाहर निकालें और कुछ मिलीलीटर तरल डालें। सिर्फ कोई तरल नहीं. टीम ने एक भाग पानी में तीन भाग इथेनॉल का मिश्रण इस्तेमाल किया। इथेनॉल, आसानी से उबलता है और शिथिल रूप से बहता है, नाड़ी को सक्रिय करता है; पानी, प्रति बूंद कहीं अधिक गर्मी धारण करता है, चलते समय भारी भार वहन करता है। प्रोफेसर पट्टामत्ता इंडिया टुडे डिजिटल को बताते हैं, ”लॉन्गटर्म कंपोजिशन स्टेबिलिटी, करोजन और सील कम्पैटिबिलिटी को अभी भी विस्तारित थर्मल-साइक्लिंग परीक्षणों की आवश्यकता है।”

अब, सील की हुई प्लेट के एक सिरे को गर्म चिप पर रखें और दूसरे सिरे को ठंडी हवा में रहने दें। इसके बाद जो होता है, वह धातु के अंदर बंद मौसम जैसा होता है। गर्म सिरे यानी इवेपोरेटर पर, लिक्विड तेजी से भाप में बदल जाता है। बुलबुले फूलते हैं और लिक्विड को चैनलों से होते हुए ठंडे सिरे यानी कंडेंसर की ओर धकेलते हैं, जहां भाप अपनी गर्मी छोड़ देती है और वापस लिक्विड बन जाती है, जिससे उसके पीछे प्रेशर कम हो जाता है। यह भूलभुलैया जैसी संरचना सांस लेने लगती है; लिक्विड के टुकड़े और भाप के प्लग एक-दूसरे का पीछा करते हुए आगे-पीछे होते हैं, और हर हलचल गर्मी के एक हिस्से को गर्म जगह से ठंडी जगह तक पहुंचाती है। यही लगातार आना-जाना वह धड़कन है जिससे ‘पल्सटिंग हीट पाइप’ नाम मिला है। इसे बाहर निकलने की कोशिश कर रही गर्मी के अलावा और कोई चीज नहीं चलाती।

टीम में स्ट्रक्चर में किया बदलाव

अब तक निर्मित लगभग हर ताप पाइप में, गर्म सिरा और ठंडा सिरा एक ही फेस पर, साथ-साथ बैठते हैं। एंट्री और एग्जिट एक दीवार शेयर करते हैं। यह सालों तक ठीक था, जब तक कि इलेक्ट्रॉनिक्स उस सीमा तक नहीं पहुंच गया जिसका गर्मी से कोई लेना-देना नहीं था। एक बेहद पतला लैपटॉप खोलें, या स्मार्टफोन के इंटीरियर की तस्वीर लें, और आप एक ऐसे शहर को देख रहे हैं जहां कोई खाली जमीन नहीं है। प्रोसेसर के पास प्रत्येक वर्ग मिलीमीटर के लिए बात की जाती है। चिप के समान तरफ कूलिंग फिन्स को बांधने के लिए कहीं नहीं है। कमरा खत्म हो गया है. इसलिए टीम ने एक ऐसा प्रश्न पूछा जो बोलने के बाद स्पष्ट प्रतीत होता था, और किसी के भी पूछने से पहले पूछने में संकोच किया। क्या होगा यदि एग्जिट एंट्रेंस के बगल में नहीं, बल्कि उसके पीछे हो?

यह एंटीपैरेलल डिजाइन है, एक ही झटके में पूरा आविष्कार। एवापरेटर चिप से गर्मी पीते हुए, एक प्लेट के निचले आधे हिस्से से चिपक जाता है। कंडेनसर को कवर प्लेट के ऊपरी आधे भाग पर दूर की ओर ले जाया जाता है। गर्मी अब बग़ल में रेंगती नहीं है। यह डिवाइस की मोटाई के माध्यम से, एक तरफ से और दूसरे से बाहर साफ होकर गुजरती है। एक दमघोंटू कमरे की कल्पना करें जिसके दरवाजे और खिड़की एक ही दीवार पर हों, फिर एक कमरे की विपरीत दीवारों पर हों, ताकि हवा सीधे अंदर आ सके।

प्रोफेसर पट्टामत्ता पब्लिकेशन को बताते हैं, ‘फोन, लैपटॉप या अन्य कसकर पैक किए गए डिवाइस में, प्रोसेसर के अलावा इवापरेटर और बड़े कंडेनसर दोनों के लिए कोई जगह नहीं हो सकती है।’ “एंटीपैरेलल व्यवस्था एक तरफ से गर्मी लेती है और दुर्लभ बोर्ड क्षेत्र के बजाय डिवाइस की मोटाई का उपयोग करके इसे विपरीत चेहरे से बाहर कर देती है।”