Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign desenvolveram uma nova tecnologia para ligar ou desligar os fluxos de calor. Os resultados foram publicados no artigo "Chave térmica de gota de metal líquido em escala milimétrica, "que apareceu em Cartas de Física Aplicada .

Os interruptores são usados ​​para controlar muitos produtos técnicos e sistemas de engenharia. Interruptores mecânicos são usados ​​para travar ou destravar portas, ou para selecionar marchas no sistema de transmissão de um carro. Interruptores elétricos são usados ​​para ligar e desligar as luzes em uma sala. Em uma escala menor, interruptores elétricos na forma de transistores são usados ​​para ligar e desligar dispositivos eletrônicos, ou para rotear sinais lógicos dentro de um circuito.

Os engenheiros há muito desejam uma mudança para fluxos de calor, especialmente em sistemas eletrônicos onde o controle de fluxos de calor pode melhorar significativamente o desempenho e a confiabilidade do sistema. No entanto, existem desafios significativos na criação de tal interruptor de calor.

"O fluxo de calor ocorre sempre que você tem uma região de temperatura mais alta perto de uma região de temperatura mais baixa, "disse William King, o Professor da Cátedra Andersen no Departamento de Ciência Mecânica e Engenharia e o co-líder do projeto. "Para controlar o fluxo de calor, projetamos um caminho de fluxo de calor específico entre a região quente e a região fria, e criou uma maneira de quebrar o caminho do fluxo de calor quando desejado. "

“A tecnologia é baseada no movimento de uma gota de metal líquido, "disse Nenad Miljkovic, Professor Auxiliar do Departamento de Ciência Mecânica e Engenharia e co-líder do projeto. "A gota de metal pode ser posicionada para conectar um caminho de fluxo de calor, ou se afastou do caminho do fluxo de calor para limitar o fluxo de calor. "

Os pesquisadores demonstraram a tecnologia em um sistema modelado a partir de sistemas eletrônicos modernos. Em um lado do interruptor, havia uma fonte de calor representando o componente eletrônico de potência, e do outro lado do interruptor, havia refrigeração líquida para remoção de calor. Quando o interruptor estava ligado, eles foram capazes de extrair calor a mais de 10 W / cm2. Quando o interruptor estava desligado, o fluxo de calor caiu quase 100X.

Além de King e Miljkovic, outros autores do artigo incluem Paul Braun, Racheff Professor de Ciência e Engenharia de Materiais e Diretor do Laboratório de Pesquisa de Materiais; e alunos de pós-graduação Tianyu Yang, Beomjin Kwon e Patricia B. Weisensee (agora professora assistente na Washington University em St. Louis) da ciência mecânica e engenharia e Jin Gu Kang e Xuejiao Li da ciência dos materiais e engenharia.

King diz que o próximo passo da pesquisa é integrar o switch com a eletrônica de potência em uma placa de circuito. Os pesquisadores terão um protótipo funcional ainda este ano.