为降低AI数据中心冷却成本，美国卡内基梅隆大学研究团队研制出一种创新性热界面材料，不仅实现了超低热阻，还通过改进散热情况大幅提升了冷却效率，降低了成本，性能超越当前最先进的解决方案，相关论文发表于《自然·通讯》杂志。
研究团队研制了一种可打印的、高性能液体注入纳米结构复合材料（LINC）的方式作为通用的高性能
热界面材料
（Thermal Interface Materials，TIM）
，该复合材料包括机械柔软且导热的双面铜纳米线阵列支架，并注入了抑制接触热阻的定制热桥液体。液体灌注概念适用于广泛的热界面应用。液态金属注入纳米结构复合材料在界面处表现出超低的热阻<1mm²K /W，在
芯片冷却
方面优于最先进的热界面材料。
据文献显示，同条件下两种市售的导热系数为8.5W/(m
·
K)和14.2
W/(m
·
K)
的导热膏，热阻为3-6
mm²K/W
。在-55至125摄氏度的极端温度下，对材料进行了1000多次循环测试，材料的性能依然稳定如初，可靠性优于相同组件的商用高性能石墨热垫。
团队还将研制的
LINC
在CPU组件（65W标准办公级CPU）中进行散热测试，并用商用先进的TIMs作为基准进行对比测试，如下图所示。与参考材料TIM2（高性能相变材料，报道导热系数：8.5
W/(m
·
K)）
和参考材料TIM3（高性能导热脂，报道导热系数：
14.2W/(m
·
K
））相比，注入液态金属的LINC通过进一步降低CPU温度（2℃）显示出优越的热性能，这相当于
芯片到冷却剂的效率提高了5%
。对于具有高热设计功率密度的现代高端芯片（例如NVIDIA AD102，1.3 W/
mm²
），热界面电阻从4
mm²K /W
减少到
1
mm²K /W
，
可以使界面温度差距减少4K，并有利于芯片冷却，特别是对于芯片与冷却剂温差通常
小于30K的数据中心
。
这种新型材料在加强能源密集型设备和系统的热管理方面显示出了巨大的潜力，有助于未来的能源效率和可持续性，可设计应用于
数据中心
、GPU/CPU系统、固态激光器和LED的冷却。
据统计，在全球范围内，数据中心每年消耗约240-340太瓦时的电力（占地球每年总用电量的1-1.3%），随着云计算和人工智能的发展，这一数字将继续增长。
冷却需求占数据中心能源使用量的33-40%
，每年消耗数十亿吨水。
下面这组数据更能直观的感受能耗体量，据预测，在寻找解决方案的过程中，如果未能有效控制能耗，到2026年这些领域的电能使用量有可能暴增至1000TWh。如此庞大的电力需求，
足以与整个日本的用电量相当
。
同时，高功率电子器件的热流密度，如固态激光器、宽带隙晶体管和相控阵雷达，已经达到前所未有的1 kW/c
m²
，如果没有有效的热解决方案，将导致器件性能和寿命的快速下降。随着中央处理器、电气设备、电动汽车等对于异构集成功率密度和可靠性要求的不断提高，界面热阻已经成为有效热管理的关键瓶颈。
