p À medida que nossos dispositivos eletrônicos ficam mais sofisticados, eles também geram mais calor que deve ser liberado para desempenho máximo. Damena Agonafer, engenheiro mecânico e cientista de materiais na McKelvey School of Engineering da Washington University em St. Louis, está aperfeiçoando uma maneira de dissipar o calor por meio de um processo exclusivo que envolve pequenas gotas de líquido no topo de uma série de micropilares. p Em nova pesquisa publicada na capa da revista Langmuir 17 de setembro, Agonafer, professor assistente de engenharia mecânica e ciência dos materiais, trabalhou com gotículas de diferentes líquidos em estruturas micropilares de diferentes formatos:triângulos, quadrados e círculos. As gotas no topo dos micropilares são semelhantes a quando um copo de água é enchido demais apenas o suficiente para fazer uma forma hemisférica, ou um menisco, no topo do copo antes que mais uma gota o derrame.

p As estruturas micropilares do Agonafer retêm gotículas de líquido com suas bordas afiadas que formam uma barreira de energia na superfície que impede o líquido de transbordar. Alguns líquidos, como água, criam alta tensão superficial e criam pressão máxima quando a linha de contato é fixada na borda do poro interno da micropilar. Outros líquidos, como álcool isopropílico ou refrigerante, cria baixa tensão superficial e cria pressão máxima quando a linha de contato é fixada na borda externa da estrutura.

p Agonafer descobriu que o formato do micropilar fazia diferença na quantidade de líquido que ele retinha antes de as gotas transbordarem. O trabalho, o primeiro a estudar a retenção de líquidos em estruturas de pilares assimétricos, fornece uma visão sobre o design de estruturas de superfície micro e nanoengenharia em ciência e engenharia.

p "Queremos que a gota fique no lugar no topo do micropilar porque ajuda no processo de resfriamento, "Agonafer disse." A forma assimétrica aumenta a transferência de calor. O menisco é onde ocorre a maior transferência de calor evaporativo, então queríamos tentar aumentar essa região. "

p Anteriormente, A Agonafer desenvolveu uma membrana com pilares microscópicos circulares projetada para dissipar o calor em dispositivos eletrônicos. Ele baseou a membrana na pele repelente de água do springtail, um inseto antigo que pode respirar pela pele mesmo debaixo d'água. Foi o primeiro trabalho a usar líquido de baixa tensão superficial em estruturas de membrana porosa.

p Na nova pesquisa, Agonafer e sua equipe descobriram que uma gota fixada em um micropilar triangular levou a menor quantidade de líquido antes de transbordar, conhecido como volume de burst crítico. Quando eles usaram os líquidos de alta tensão superficial, álcool isopropílico e líquido dielétrico, mudar a forma do micropilar de circular para triangular levou a uma redução de 83% e 76% no volume crítico de explosão, respectivamente.

p Em última análise, ele descobriu que o micropilar circular tinha um acúmulo mais uniforme de volume de líquido do que os micropilares triangulares e quadrados.

p “A retenção de líquidos nas estruturas do pilar assimétrico tinha características muito diferentes do pilar cilíndrico, "disse ele." O menisco líquido pode não molhar necessariamente todo o topo da superfície do micropilar assimétrico, criando um desafio significativo para a análise do perfil de equilíbrio. "

p Agonafer e seu laboratório estão agora trabalhando para otimizar a forma e o padrão dos micropilares em uma matriz para desenvolver um dispositivo de troca de calor evaporativo.