Os engenheiros desenvolveram uma tecnologia para resfriar pontos de acesso em eletrônicos de alto desempenho usando o mesmo fenômeno físico que limpa as asas das cigarras.

Quando as gotas de água se fundem, a redução na área de superfície causa a liberação de uma pequena quantidade de energia. Contanto que a superfície abaixo seja hidrofóbica o suficiente para repelir a água, esta energia é suficiente para fazer a gota fundida saltar para longe.

Nas asas das cigarras, este fenômeno faz com que as gotas capturem e removem partículas de sujeira e detritos. Na nova tecnologia de resfriamento criada por engenheiros da Duke University e Intel Corporation, gotículas saltam em direção a pontos de acesso para trazer resfriamento onde os componentes eletrônicos mais precisam.

Os resultados aparecem online em 3 de abril, 2017, no jornal Cartas de Física Aplicada .

"O resfriamento de ponto de acesso é muito importante para tecnologias de alto desempenho, "disse Chuan-Hua Chen, professor associado de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Duke. "Os processadores de computador e a eletrônica de potência não funcionam tão bem se o calor residual não puder ser removido. Um sistema de resfriamento melhor permitirá computadores mais rápidos, eletrônicos mais duradouros e veículos elétricos mais potentes. "

A nova tecnologia conta com uma câmara de vapor feita de piso super-hidrofóbico com teto esponjoso. Quando colocado abaixo da eletrônica operacional, a umidade presa no teto vaporiza sob os pontos quentes emergentes. O vapor escapa em direção ao chão, tirando o calor da eletrônica junto com ele.

Estruturas de resfriamento passivas integradas ao piso do dispositivo, em seguida, transportam o calor, fazendo com que o vapor de água se condense em gotículas. À medida que as gotas crescentes se fundem, eles saltam naturalmente do piso hidrofóbico e voltam para o teto abaixo do ponto de acesso, e o processo se repete. Isso acontece independentemente da gravidade e independentemente da orientação, mesmo se o dispositivo estiver de cabeça para baixo.

A tecnologia tem muitas vantagens sobre as técnicas de resfriamento existentes. Os resfriadores termoelétricos que agem como pequenos refrigeradores não podem ter como alvo locais de pontos quentes aleatórios, tornando-os ineficientes para uso em grandes áreas. Outras abordagens podem ter como alvo pontos de acesso móveis, mas requerem entradas de energia adicionais, o que também leva a ineficiências.

A tecnologia de resfriamento de gotas saltantes também possui um mecanismo integrado para escape vertical de calor, o que é uma grande vantagem sobre os espalhadores de calor de hoje, que dissipam principalmente o calor em um único plano.

"Como analogia, para evitar inundações, é útil espalhar a chuva sobre uma grande área. Mas se o solo estiver encharcado, a água não tem um caminho vertical para escapar, e as inundações são inevitáveis, "disse Chen." Os tubos de calor de placa plana são notáveis ​​em sua propagação horizontal, mas falta um mecanismo vertical para dissipar o calor. Nossa tecnologia de gotículas saltadoras aborda esse vazio tecnológico com um mecanismo de espalhamento de calor vertical, abrindo um caminho para vencer os melhores dissipadores de calor existentes em todas as direções. "

Ainda há muito trabalho a ser feito antes que as gotas saltantes de Chen possam competir com as tecnologias de resfriamento de hoje. O principal desafio é encontrar materiais adequados que trabalhem com vapor de alta temperatura a longo prazo. Mas Chen continua otimista.

"Levamos alguns anos para trabalhar o sistema até o ponto em que ele fosse pelo menos comparável a um dissipador de calor de cobre, a solução de resfriamento mais popular, "disse Chen." Mas agora, pela primeira vez, Vejo um caminho para superar os padrões da indústria. "