A medida que nuestros dispositivos electrónicos se vuelven más sofisticados, también generan más calor que debe liberarse para obtener el máximo rendimiento. Damena Agonafer, ingeniera mecánica y científica de materiales en la Escuela de Ingeniería McKelvey de la Universidad de Washington en St. Louis, está perfeccionando una manerapara disipar el calor a través de un proceso único que involucra pequeñas gotas de líquido sobre una serie de micropilares.
En una nueva investigación publicada en la portada de la revista Langmuir 17 de septiembre, Agonafer, profesor asistente de ingeniería mecánica y ciencia de materiales, trabajó con gotitas de diferentes líquidos en estructuras micropilares de diferentes formas: triángulos, cuadrados y círculos. Las gotas en la parte superior de los micropilares son similares a cuando un vasode agua se sobrellena lo suficiente como para formar una forma hemisférica, o un menisco, en la parte superior del vaso antes de que una gota más haga que se derrame.
Las estructuras micropilares de Agonafer sostienen gotitas de líquido con sus bordes afilados que forman una barrera de energía en la superficie que evita que el líquido se derrame. Algunos líquidos, como el agua, crean una alta tensión superficial y crean la máxima presión cuando se clava la línea de contactoen el borde del poro interno del micropilar. Otros líquidos, como el alcohol isopropílico o el refrigerante, crean una tensión superficial baja y una presión máxima cuando la línea de contacto se fija en el borde exterior de la estructura.
Agonafer descubrió que la forma del micropilar marcaba una diferencia en la cantidad de líquido que contenía antes de que las gotas se derramaran. El trabajo, el primero en estudiar la retención de líquido en estructuras de pilares asimétricos, proporciona información sobre el diseño de micro y nanoingeniería de superficieestructuras en ciencia e ingeniería.
"Queremos que la gota permanezca en su lugar en la parte superior del micropilar porque ayuda con el proceso de enfriamiento", dijo Agonafer. "La forma asimétrica mejora la transferencia de calor. El menisco es donde se produce la mayor transferencia de calor por evaporación, por lo quequería intentar aumentar esa región "
Anteriormente, Agonafer desarrolló una membrana con pilares microscópicos circulares diseñados para disipar el calor en dispositivos electrónicos. Basó la membrana en la piel repelente al agua del springtail, un antiguo insecto que puede respirar a través de su piel incluso bajo el agua. EraEl primer trabajo en usar líquido de baja tensión superficial dentro de estructuras de membrana porosa.
En la nueva investigación, Agonafer y su equipo descubrieron que una gota clavada en un micropilar triangular tomó la menor cantidad de líquido antes de que se derramara, conocido como volumen crítico de estallido. Cuando usaron los líquidos de alta tensión superficial el alcohol isopropílico y el dieléctricolíquido, cambiando la forma del micropilar de circular a triangular condujo a una reducción del 83% y 76% en el volumen crítico de explosión, respectivamente.
Finalmente, descubrió que el micropilar circular tenía una acumulación de volumen de líquido más uniforme que los micropilares triangulares y cuadrados.
"La retención de líquidos en las estructuras del pilar asimétrico tenía características muy diferentes que el pilar cilíndrico", dijo. "El menisco líquido puede no necesariamente humedecer toda la parte superior de la superficie del micropilar asimétrico, creando un desafío significativo para el análisisel perfil de equilibrio "
Agonafer y su laboratorio ahora están trabajando para optimizar la forma y el patrón de los micropilares en una matriz para desarrollar un dispositivo de intercambio de calor por evaporación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :