Los ingenieros han desarrollado una tecnología para enfriar los puntos calientes en la electrónica de alto rendimiento utilizando el mismo fenómeno físico que limpia las alas de las cigarras.
Cuando las gotas de agua se fusionan, la reducción en el área de la superficie provoca la liberación de una pequeña cantidad de energía. Siempre que la superficie debajo sea lo suficientemente hidrofóbica para repeler el agua, esta energía es suficiente para hacer que la gota fusionada salte.
En las alas de las cigarras, este fenómeno hace que las gotas atrapen y eliminen partículas de suciedad y escombros. En la nueva tecnología de enfriamiento creada por ingenieros de la Universidad de Duke e Intel Corporation, las gotas saltan hacia los puntos calientes para llevar el enfriamiento donde los componentes electrónicos más lo necesitan..
Los resultados aparecen en línea el 3 de abril de 2017, en la revista Letras de física aplicada .
"El enfriamiento de puntos de acceso es muy importante para las tecnologías de alto rendimiento", dijo Chuan-Hua Chen, profesor asociado de ingeniería mecánica y ciencia de materiales en Duke. "Los procesadores de computadora y la electrónica de potencia no funcionan tan bien si no se puede eliminar el calor residual. Un mejor sistema de enfriamiento permitirá computadoras más rápidas, electrónica más duradera y vehículos eléctricos más potentes ".
La nueva tecnología se basa en una cámara de vapor hecha de un piso superhidrofóbico con un techo similar a una esponja. Cuando se coloca debajo de los componentes electrónicos operativos, la humedad atrapada en el techo se vaporiza debajo de los puntos calientes emergentes. El vapor se escapa hacia el piso, eliminando el calorde la electrónica junto con él.
Las estructuras de enfriamiento pasivo integradas en el piso del dispositivo eliminan el calor, lo que hace que el vapor de agua se condense en gotas. A medida que las gotas crecientes se fusionan, saltan naturalmente del piso hidrofóbico y regresan al techo debajo del punto de acceso,y el proceso se repite. Esto sucede independientemente de la gravedad y de la orientación, incluso si el dispositivo está al revés.
La tecnología tiene muchas ventajas sobre las técnicas de enfriamiento existentes. Los enfriadores termoeléctricos que actúan como pequeños refrigeradores no pueden apuntar a ubicaciones de puntos de acceso aleatorios, lo que los hace ineficientes para su uso en áreas grandes. Otros enfoques pueden apuntar a puntos de acceso en movimiento, pero requieren entradas de energía adicionales, lo que también conducea las ineficiencias.
La tecnología de enfriamiento de gotas saltadoras también tiene un mecanismo incorporado para el escape de calor vertical, que es una gran ventaja sobre los esparcidores de calor actuales que disipan el calor principalmente en un solo plano.
"Como una analogía, para evitar inundaciones, es útil esparcir la lluvia sobre un área grande. Pero si el suelo está empapado, el agua no tiene una vía vertical para escapar y las inundaciones son inevitables", dijo Chen.Los tubos de calor de placa son notables en su propagación horizontal, pero carecen de un mecanismo vertical para disipar el calor. Nuestra tecnología de gota de salto aborda este vacío tecnológico con un mecanismo de propagación de calor vertical, abriendo un camino para vencer a los mejores esparcidores de calor existentes en todas las direcciones."
Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que las gotas saltarinas de Chen puedan competir con las tecnologías de enfriamiento actuales. El principal desafío es encontrar materiales adecuados que funcionen con vapor de alta temperatura a largo plazo. Pero Chen sigue siendo optimista.
"Nos ha llevado algunos años hacer funcionar el sistema hasta un punto en el que es al menos comparable a un esparcidor de calor de cobre, la solución de enfriamiento más popular", dijo Chen. "Pero ahora, por primera vez, veo uncamino para superar los estándares de la industria ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Ken Kingery. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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