Os mamíferos suam para regular a temperatura corporal, e pesquisadores da Shanghai Jiao Tong University, na China, estão investigando se nossos telefones podem fazer o mesmo. Em um estudo publicado em 22 de janeiro na revista Joule , os autores apresentam um revestimento para eletrônicos que libera vapor de água para dissipar o calor dos dispositivos em funcionamento - um novo método de gerenciamento térmico que poderia evitar o superaquecimento dos eletrônicos e mantê-los mais frios em comparação com as estratégias existentes.

“O desenvolvimento da microeletrônica exige muito de técnicas eficientes de gerenciamento térmico, porque todos os componentes estão bem embalados e os chips podem ficar muito quentes, "diz o autor sênior Ruzhu Wang, que estuda engenharia de refrigeração na Shanghai Jiao Tong University. "Por exemplo, sem um sistema de resfriamento eficaz, nossos telefones podem quebrar o sistema e queimar nossas mãos se os rodarmos por muito tempo ou carregarmos um grande aplicativo. "

Dispositivos maiores, como computadores, usam ventiladores para regular a temperatura. Contudo, os ventiladores são volumosos, barulhento, e consome energia e, portanto, não é adequado para dispositivos menores, como telefones celulares. Os fabricantes têm usado materiais de mudança de fase (PCMs), como ceras e ácidos graxos, para resfriamento em telefones. Esses materiais podem absorver o calor produzido por dispositivos quando eles derretem. Contudo, a quantidade total de energia trocada durante a transição sólido-líquido é relativamente baixa.

Em contraste, a transição líquido-vapor da água pode trocar 10 vezes a energia em comparação com a transição sólido-líquido PCM. Inspirado no mecanismo de suor dos mamíferos, Wang e sua equipe estudaram um grupo de materiais porosos que podem absorver a umidade do ar e liberar vapor de água quando aquecidos. Entre eles, Estruturas metálicas orgânicas (MOFs) foram as mais promissoras porque podiam armazenar uma grande quantidade de água e, assim, retirar mais calor quando aquecidas.

"Anteriormente, pesquisadores tentaram usar MOFs para extrair água do ar do deserto, "Diz Wang." Mas os MOFs ainda são muito caros, portanto, a aplicação em larga escala não é realmente prática. Nosso estudo mostra que o resfriamento eletrônico é uma boa aplicação de MOFs na vida real. Usamos menos de 0,3 gramas de material em nosso experimento, e o efeito de resfriamento que produziu foi significativo. "

A equipe selecionou um tipo de MOFs chamado MIL-101 (Cr) para o experimento por causa de sua boa capacidade de absorção de água e alta sensibilidade às mudanças de temperatura. Eles revestiram três folhas de alumínio de 16 centímetros quadrados com MIL-101 (Cr) de diferentes espessuras — 198, 313, e 516 micrômetros, respectivamente - e aqueceu-os em uma chapa quente.

A equipe descobriu que o revestimento MIL-101Cr foi capaz de atrasar o aumento da temperatura das chapas, e o efeito aumentou com a espessura do revestimento. Enquanto uma folha não revestida atingiu 60 ° C após 5,2 minutos, o revestimento mais fino dobrou o tempo e não atingiu a mesma temperatura até 11,7 minutos. A folha com o revestimento mais espesso atingiu 60 ° C após 19,35 minutos de aquecimento.

"Além do resfriamento eficaz, MIL-101 (Cr) pode se recuperar rapidamente absorvendo umidade novamente, uma vez que a fonte de calor é removida, assim como os mamíferos se reidratam e ficam prontos para suar novamente, "Wang diz." Então, este método é realmente adequado para dispositivos que não funcionam o tempo todo, como telefones, carregando baterias e estações base de telecomunicações, que às vezes pode ficar sobrecarregado. "

Para investigar o efeito de resfriamento do MIL-101 (Cr) em dispositivos reais, Wang e sua equipe testaram um dissipador de calor revestido em um dispositivo de microcomputador. Comparado a um dissipador de calor não revestido, o revestido reduziu a temperatura do chip em até 7 ° C quando o dispositivo foi executado em cargas de trabalho pesadas por 15 minutos.

Esperando ansiosamente, a equipe planeja melhorar a condutividade térmica do material. "Assim que toda a água acabar, o revestimento seco se tornará uma resistência que afeta a dissipação de calor dos dispositivos ", afirma o primeiro autor Chenxi Wang. A incorporação de aditivos condutores térmicos, como o grafeno, no material pode ajudar a resolver o problema, ele diz.

Antes que os fabricantes possam instalar este sistema de refrigeração em nossos telefones, o custo é um grande problema, Ruzhu Wang diz. "Ao descobrir que os MOFs são uma aplicação prática, esperamos aumentar a demanda do mercado por eles e encorajar mais pesquisas sobre MOFs para reduzir os custos. "