Tähdet ja avaruus lehdessä kerrottiin kuinka joku teki kaukoputken parabolisen peilin samanlaisesta piistä josta tehdään mikrosiruja, LEDejä ja aurinkokennoja. Ehkä vähän huonompikin laatu kelpaa peiliin. Artikkelissa mainittiin myös korkeasta lämmönjohtavuudesta. Timantti on parhaita lämmönjohtajia mitä on ja yksikiteinen pii on tavallaan piitimanttia. Onko yksikiteinen pii parempi lämmönjohtaja kuin alumiini tai kupari? Jos on, sitä voi käyttää esim. tietokoneen prosessorin ja grafiikkaprosessorin jäähdytyssiilissä, ehkä alumiinin tai kuparin kanssa jonkinlaisena yhdistelmänä jos piin hauraus on ongelma. Hinta on luultavasti ongelma, mutta jokaisen käyttäjän on arvioitava se itse. Ehkä on joku parempi esimerkki kuin tietokoneen jäähdytys, missä tarvitaan hyvin lämpöä johtavaa kiinteää ainetta...
Muuten, kun timantti-timanttia / hiilitimanttia löytyy luonnosta, niin löytyykö myös piitimanttia?
Muuten, kun timantti-timanttia / hiilitimanttia löytyy luonnosta, niin löytyykö myös piitimanttia?
Vastaukset 7
Vanhimmat
Wikipedia: " Puhdas pii on erittäin harvinaista luonnossa: sitä on tavattu vain satunnaisesti pieniä määriä tulivuorista purkautuneissa aineissa sekä sulkeumina kultahipuissa."
Ei siis löydy.
Samainen artikkeli "Lämmönjohtavuus: (300 K) 149 W/(m×K)"
Ei siis ole mitenkään erityisen hyvä lämmönjohtavuuskaan, reilusti huonompi kuin vaikkapa alumiinilla. Artikkelin korkealla on todennäköisesti tarkoitettu ei-aivan-matalaa.
>
Lämmönjohtavuus riippuu tietysti melkoisen reippaasti aineen rakenteesta. Yksikiteinen pii saattaa olla merkittävästi paremmin lämpöä johtava kuin mittauksessa käytetty piin muu rakenne.
Sitä en sitten kyllä pysty ymmärtämään, miksi se olisi parempi kuin yksikiteinen alumiini (tai kupari). Eihän niillä ole merkittävää kovuuseroakaan (jos ajattelette, että timanttirakenne on aina huikean kova, niin miltä kuulostaa vaikka tina ? Ei ainakaan tavattoman kovalta.). Ehkä kyse on vain saatavuudesta: muita "metalleja" ei taideta juuri valmistaa yksittäiskiteinä varsinkaan määrättyjen kidetasojen mukaan.
Tietysti voi olla, että tuollaisessa ajatellaan, että vaikka piin 111 taso vasten toista samanlaista, niin väliin ei jää eristävää tilaa, joten se olisi sen vuoksi hyvä ratkaisu. Se voisi vaikka pitää kutinsakin. Tässä tapauksessa tulee tietysti mieleen, että sittenhän kannattaisi tehdä siili heti yhdestä aineesta prosessorin kanssa: kasvattaa piistä heti siilen muotoisen, johon sitten valottaa tasaiselle pinnalle prosessorin. Ehkä jotain tällaista tuossa on mielessäkin ?
Vapaana alkuaineena esiintyessään piin, kuten myös germaniumin kiteen hilarakenne on sama kuin timantin. Muilta ominaisuuksiltaan ne kuitenkin poikkeavat timantista paljonkin, vaikka hiili, pii ja germanium ovatkin jaksollisen järjestelmän samassa ryhmässä allekkain. (Piillä ja germaniumilla tämä on tiettävästi ainoa mahdollinen kiderakenne, kun taas hiili voi esiintyä, ja esiintyykin paljon useammin, myös grafiittina taikka ns. amorfisena hiilenä, jota esimerkiksi kivihiili ja puuhiili pääasiassa ovat, mutta joka oikeastaan sekin on hyvin pienikiteistä grafiittia.)
Timantti esimerkiksi on lähes täydellinen sähkön eriste, kun taas pii ja germanium täysin puhtainakin johtavat sähköä jonkin verran, ja sopivilla sivuaineilla hieman seostettuina niistä tulee elektroniikassa niin tärkeitä puolijohteita.
Hiilinanoputket muuten olisivat aivan erinomaista tavaraa myös lämmönjohtohommiin.
Näin varsinkin, jos hiilinanoputkirakenne saataisiin lähtemään suoraan jäähdytettavän puolijohteen rajapinnasta. Rajapintojen lämpövastuksethan juuri määrittävät lämmönsiirron hyvyyden tällaissa tapauksissa. Jäähdytysiilin materiaalin lämmönjohtokyvyllä on yleensä toisarvoinen vaikutus.
Jäähdytyssiilien alla tavataan käyttää lämmönjohtotahtaa ettei väliin jää eristävää ilmarakoa. Luulisi että alumiinia osataan työstää sadasosamillien tarkkuudella halvalla. Luultavasti ongelma on siinä että siilin muoto muuttuu kun se lämpiää eri tavalla eri osissa. Siinäpä ongelma mikä olisi sellainen muoto että alapinta pysyy tasaisena myös käytössä. Ehkä paksumpi pohja tekee sen?
Mutta nyt et ottanut huomioon, kuinka monta rajapintaa sen lämpöä synnyttävän puolijohderajapinnan ja jäähdytyssiilin välillä todellisuudessa oikein on (puolijohteen eri kerrokset, kotelointi jne.) ja että jokaisella on valitettavasti oma lämpövastuksensa. Piirin ja siilin rajapinta on vain yksi monista.
Tuo geometrian oikeellisuus käyttötilassa on hyvä ja oikea havainto, ja sitä voi soveltaa muihinkin vastaavanlaisiin tilanteisiin. Ongelmana siinä vain on se, että piirit eivät yleensä toimi vakioteholla, vaan niiden lämmönkehitys vaihtelee joskus voimakkaastikin. Tämä tietysti tuottaa vaihtelevan lämpövääristymän sekä piirin että siilin pintaan. Optimaalisen geometrian määrittäminen siten, että kokonaisuus olisi joka tilanteesa toimiva, on varmasti väitöskirjatason ongelma.