Nossos telefones e dispositivos eletrônicos poderão em breve ser menores e mais elegantes, sem o risco de superaquecimento, graças às microcápsulas que se transformam em um piscar de olhos.

Goran Vladisavljevic, da Universidade de Loughborough, e uma equipe de pesquisadores projetaram e fabricaram microcápsulas cheias de "materiais de mudança de fase" (PCMs) que absorvem calor passando de sólido para líquido quando as temperaturas são elevadas.

O artigo, intitulado "Dispositivo microfluídico capilar de vidro inspirado em Lego:uma técnica para microencapsulação sob medida de materiais de mudança de fase", foi publicado em ACS Applied Materials and Interfaces .

As cápsulas – que têm cerca de 0,2 mm de largura e não requerem fonte de energia – poderiam ser usadas para absorver quantidades significativas de calor que, de outra forma, seriam transferidas para elementos em dispositivos eletrônicos.

Eles podem ser reutilizados indefinidamente sem perder sua eficácia, diz o Dr. Vladisavljevic, pois quando a temperatura cai eles se solidificam espontaneamente e “reiniciam”.

Ele explicou:“As microcápsulas dependem de fenômenos naturais de fusão e cristalização causados ​​quando a temperatura ambiente está acima ou abaixo da temperatura de fusão do material de mudança de fase.

"Suponha que o superaquecimento ocorra acima de 80°C. Quando a temperatura em um dispositivo exceder 80°C, a energia térmica será absorvida pelas cápsulas à medida que o material de mudança de fase passa de sólido para líquido.

"Quando a temperatura é reduzida abaixo de 80°C, a energia armazenada será liberada lentamente à medida que o material de mudança de fase começa a solidificar.

“O objetivo é suprimir picos de temperatura em peças eletrônicas e baterias durante picos de carga, por exemplo, durante curtos períodos de consumo máximo de energia”.

Outros pesquisadores já conseguiram criar microcápsulas contendo PCM, mas os métodos usados ​​para criá-las envolviam processos químicos complexos e difíceis de repetir, resultando em microcápsulas não uniformes.

Vladisavljevic e sua equipe desenvolveram um processo automático exclusivo e altamente reprodutível que produz microcápsulas uniformes usando luz UV e um dispositivo microfluídico especial – cujo design foi inspirado em peças de Lego.

O dispositivo – fabricado na Universidade de Loughborough usando um processo computacional automatizado – produz gotículas uniformes de PCMs encerradas em um invólucro líquido.

Este invólucro endurece em vários segundos quando exposto à luz UV, resultando em cápsulas sólidas.

Usando esse processo exclusivo, as cápsulas podem ser feitas com diferentes tamanhos, espessuras e tipos de material PCM, dependendo do que for necessário, diz o Dr. Vladisavljevic. Eles podem até ser magnéticos, o que significa que podem ser movidos em um dispositivo para onde forem mais necessários.

Dr. Vladisavljevic disse:"Há um apetite global por dispositivos eletrônicos menores, mas uma barreira ao seu desenvolvimento é o calor produzido a partir de correntes elétricas que fluem através dos circuitos integrados dos dispositivos. Esta pesquisa apresenta uma solução.

“As cápsulas poderiam ser usadas para resfriar dispositivos eletrônicos, como smartphones ou laptops, e poderiam até ser usadas para resfriar baterias ou geradores de energia solar.

“As cápsulas foram testadas quanto à estabilidade mecânica na Universidade de Birmingham e quanto à durabilidade no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha.

“Estamos entusiasmados em desenvolver ainda mais as cápsulas e esperamos testá-las na indústria num futuro próximo.”

Mais informações: Sumit Parvate et al, Dispositivo microfluídico capilar de vidro inspirado em Lego:uma técnica para microencapsulação sob medida de materiais de mudança de fase, ACS Applied Materials &Interfaces (2023). DOI:10.1021/acsami.3c00281
Informações do diário: Materiais Aplicados e Interfaces ACS

Fornecido pela Universidade de Loughborough