Luz, sonido, y ahora, calor, así como las capas de invisibilidad óptica pueden doblar y difractar la luz para proteger un objeto de la vista, y los metamateriales acústicos especialmente fabricados pueden ocultar un objeto de las ondas de sonido, una capa térmica desarrollada recientemente puede generarobjeto térmicamente invisible al redirigir activamente el calor incidente.
El sistema, diseñado por científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang NTU en Singapur, tiene el potencial de ajustar la distribución de temperatura y el flujo de calor en sistemas electrónicos y semiconductores. Tiene aplicación en dispositivos con altos requisitos de disipación eficiente yexpansión térmica homogénea, como motores de alta potencia, instrumentos de resonancia magnética MRI y sensores térmicos.
"Debido a su flexibilidad de forma, la capa térmica activa también puede aplicarse en prendas humanas para un enfriamiento y calentamiento efectivos, lo que tiene mucho sentido en áreas tropicales como Singapur", dijo el profesor Baile Zhang de NTU.
Zhang y sus colegas habían estado experimentando con metamateriales, compuestos artificiales que exhiben propiedades que no se encuentran en sustancias naturales. Previamente habían diseñado una capa térmica metamaterial que guiaba pasivamente el calor conductivo alrededor de un objeto oculto. Ese dispositivo carecía de un interruptor de encendido / apagado yno se pudo adaptar a objetos de diferentes geometrías.
"Entonces comenzamos a considerar la cuestión de si podemos controlar el encubrimiento térmico eléctricamente, no guiando el calor alrededor del objeto oculto de forma pasiva con metamateriales tradicionales, sino 'bombeando' calor de un lado del objeto oculto al otro lado activamente, con módulos termoeléctricos ", dijo Zhang. Él y sus colegas describen la construcción y la mecánica térmica de su capa esta semana en una historia que aparece en la portada de letras de física aplicada , de AIP Publishing.
Construyendo la capa termal
Para construir su capa térmica activa, los investigadores desplegaron 24 pequeños módulos termoeléctricos, que son bombas de calor semiconductoras controladas por un voltaje de entrada externo, alrededor de un orificio de aire de 62 milímetros de diámetro en una placa de acero al carbono de solo 5 mm de espesor. Los módulos funcionana través del efecto Peltier, en el que una corriente que atraviesa la unión entre dos conductores puede eliminar o generar calor. Cuando muchos módulos se unen en serie, pueden redirigir el flujo de calor. Los investigadores unieron los extremos inferior y superior de los módulos a calor y calor.superficies frías a 60 ° C y 0 ° C respectivamente, para generar un flujo de calor difusivo.
Cuando los investigadores aplicaron una variedad de voltajes específicos a cada uno de los 24 módulos, el calor que caía en el lado de la superficie caliente del orificio de aire se absorbió y se entregó a un depósito de calor de cobre a temperatura constante conectado a los módulos. Los módulosen el lado de la superficie fría liberó la misma cantidad de calor desde el depósito hacia la placa de acero, lo que evitó que el calor se difundiera a través del orificio de aire, una técnica, dicen los investigadores, que puede usarse para proteger los componentes electrónicos sensibles de la disipación de calor.
Además, los investigadores descubrieron que su encubrimiento térmico activo no estaba limitado por la forma del objeto que se ocultaba. Cuando se aplicaban a un orificio de aire rectangular, los dispositivos termoeléctricos redistribuían el calor con la misma eficacia que en el circular.
Mirando hacia el futuro, Zhang y sus colegas planean aplicar las capas térmicas en los sistemas electrónicos, mejorar la eficiencia de la transferencia de calor y desarrollar un sistema de control inteligente para la capa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física AIP . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :