Los mamíferos sudan para regular la temperatura corporal, y los investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghai en China están explorando si nuestros teléfonos podrían hacer lo mismo. En un estudio publicado el 22 de enero en la revista julio , los autores presentan un recubrimiento para dispositivos electrónicos que libera vapor de agua para disipar el calor de los dispositivos en funcionamiento, un nuevo método de gestión térmica que podría evitar el sobrecalentamiento de los dispositivos electrónicos y mantenerlos más fríos en comparación con las estrategias existentes.
"El desarrollo de la microelectrónica impone grandes exigencias a las técnicas eficientes de gestión térmica, porque todos los componentes están bien embalados y los chips pueden calentarse mucho", dice el autor principal Ruzhu Wang, quien estudia ingeniería de refrigeración en la Universidad Jiao Tong de Shanghai. "Por ejemplo, sin un sistema de enfriamiento efectivo, nuestros teléfonos podrían tener una falla del sistema y quemarse las manos si los ejecutamos durante mucho tiempo o cargamos una aplicación grande ".
Los dispositivos más grandes, como las computadoras, usan ventiladores para regular la temperatura. Sin embargo, los ventiladores son voluminosos, ruidosos y consumen energía y, por lo tanto, no son adecuados para dispositivos más pequeños como teléfonos móviles. Los fabricantes han estado utilizando materiales de cambio de fase PCM, como ceras y grasas.ácidos, para enfriar en teléfonos. Estos materiales pueden absorber el calor producido por los dispositivos cuando se funden. Sin embargo, la cantidad total de energía intercambiada durante la transición sólido-líquido es relativamente baja.
En contraste, la transición líquido-vapor del agua puede intercambiar 10 veces la energía en comparación con la transición PCM sólido-líquido. Inspirado por el mecanismo de sudoración de los mamíferos, Wang y su equipo estudiaron un grupo de materiales porosos que podrían absorber la humedad deel aire y libera vapor de agua cuando se calienta. Entre ellos, los armazones orgánicos de metal MOF fueron los más prometedores porque podían almacenar una gran cantidad de agua y, por lo tanto, eliminar más calor cuando se calientan.
"Anteriormente, los investigadores han intentado usar MOF para extraer agua del aire del desierto", dice Wang. "Pero los MOF todavía son muy caros, por lo que la aplicación a gran escala no es realmente práctica. Nuestro estudio muestra que la refrigeración electrónica es una buena opciónaplicación de MOF en la vida real. Usamos menos de 0.3 gramos de material en nuestro experimento, y el efecto de enfriamiento que produjo fue significativo ".
El equipo seleccionó un tipo de MOF llamado MIL-101 Cr para el experimento debido a su buena capacidad de absorción de agua y su alta sensibilidad a los cambios de temperatura. Cubrieron tres láminas de aluminio de 16 centímetros cuadrados con MIL-101 Cr de diferentes espesores 198, 313 y 516 micrómetros, respectivamente y los calentó en una placa caliente.
El equipo descubrió que el revestimiento MIL-101Cr podía retrasar el aumento de temperatura de las láminas y el efecto aumentó con el grosor del revestimiento. Mientras que una lámina no revestida alcanzó los 60 ° C después de 5.2 minutos, el revestimiento más delgado duplicó el tiempo y no lo hizot alcanzar la misma temperatura hasta 11,7 minutos. La lámina con el recubrimiento más grueso alcanzó 60 ° C después de 19,35 minutos de calentamiento.
"Además del enfriamiento efectivo, MIL-101 Cr puede recuperarse rápidamente al absorber la humedad nuevamente una vez que se elimina la fuente de calor, al igual que los mamíferos se rehidratan y están listos para sudar nuevamente", dice Wang. "Entonces, este método esrealmente adecuado para dispositivos que no funcionan todo el tiempo, como teléfonos, carga de baterías y estaciones base de telecomunicaciones, que a veces se pueden sobrecargar "
Para investigar el efecto de enfriamiento de MIL-101 Cr en dispositivos reales, Wang y su equipo probaron un disipador de calor recubierto en un dispositivo de microcomputación. En comparación con un disipador de calor no recubierto, el recubierto redujo la temperatura del chip hasta en 7° C cuando el dispositivo se ejecutó con grandes cargas de trabajo durante 15 minutos.
Mirando hacia el futuro, el equipo planea mejorar la conductividad térmica del material. "Una vez que se haya eliminado todo el agua, el recubrimiento seco se convertirá en una resistencia que afecta la disipación de calor de los dispositivos", dice el primer autor Chenxi Wang. Incorporando aditivos conductores térmicos como el grafenoen el material puede ayudar a resolver el problema, dice.
Antes de que los fabricantes puedan instalar este sistema de enfriamiento en nuestros teléfonos, el costo es un problema importante, dice Ruzhu Wang. "Al encontrar los MOF como una aplicación práctica, esperamos aumentar la demanda del mercado para ellos y alentar más investigaciones sobre los MOF para reducir elcostos "
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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