Mantener frescos los dispositivos electrónicos actuales no es tan fácil como hacer funcionar un ventilador instalado en la parte posterior de una computadora de escritorio.El uso de cualquier cosa, desde un teléfono inteligente hasta un vehículo eléctrico, genera algún tipo de producción de calor que eventualmente conduce al deterioro del dispositivo.

Amy Marconnet, profesora de ingeniería mecánica en la Universidad Purdue, está investigando la amplia gama de tecnologías actuales para desarrollar refrigeración electrónica ygestión térmicatécnicas centradas en reducir lacalorque se produce, lo que potencialmente resulta en una mejoradispositivopotencia y uso.

Los dispositivos electrónicos tienen un rango de temperatura estrecho donde pueden funcionar de manera eficiente.En una era de tecnología en constante evolución, hay una variedad de formas de mantener los dispositivos frescos, incluso a un nivel de nanoescala.

"En el lado de los semiconductores, estamos buscando principalmente mejorar la gestión térmica para permitir que la electrónica funcione a potencias más altas", dijo Marconnet."Con los dispositivos electrónicos portátiles, se requieren controles de temperatura más estrictos porque están en contacto directo con las personas en todo momento o cuando están en uso y se calientan".

Ese requisito ha dado lugar a la investigación de materiales que puedan transferir mejor el calor en un sistema lejos de donde se está acumulando sin agregar peso adicional ni costos de fabricación al dispositivo.

marconnet dijomateriales de cambio de faseson una opción en la que está profundizando su investigación.Los materiales proporcionan gestión térmica absorbiendo o liberando calor durante la transición entre fusión o solidificación, según las condiciones.También están siendo investigados para elelectronica de potenciaen vehículos eléctricos.

"Por lo tanto, puedes hacer que los materiales se derritan mientras, por ejemplo, estás usando tus gafas VR (realidad virtual)", dijo."Y luego, cuando recargues tus gafas o durante la noche, se solidificarán y podrás usar el dispositivo con mayor intensidad al día siguiente".

Al fundirse, los materiales de cambio de fase absorben el calor que se produce, mientras que al solidificarse nuevamente se libera el calor.Marconnet investigó recientemente el uso de una aleación metálica como material de cambio de fase dentro de un chip para mantener el sistema compacto pero efectivo.Este trabajo fue encabezado por la estudiante graduada de Marconnet, Meghavin Bhatasana.

Marconnet ha publicado artículos anteriores sobre grasas térmicas, un material en forma de pastel que se coloca entre un chip de silicio y los componentes que propagan el calor en el sistema.

Las grasas térmicas finalmente son "bombeadas" del área entre los chips y otros componentes, lo que hace que un dispositivo como una computadora pierda rendimiento.

"Estamos tratando de encontrar un método de prueba rápido en este momento para identificar qué materiales funcionarán bien y cuáles funcionarán mal sin tener que esperar un año o más de uso real del sistema", dijo Marconnet.

La gestión térmica también examina el papel que desempeñan las baterías en la acumulación de calor, especialmente a medida que aumenta la demanda de cargas más rápidas, especialmente en los vehículos eléctricos.

Marconnet comparó la acumulación de calor al cargar la batería de un dispositivo con la luz de una bombilla incandescente.Si bien la bombilla proporciona luz útil, también se calienta.Al cargar una batería, también se obtiene energía útil, pero el calor se genera mediante reacciones electroquímicas de la batería.Entonces, mientras parte de la energía se utiliza para las reacciones químicas que cargan la batería, otra parte de la energía simplemente se desperdicia en forma de calor en el dispositivo.

Marconnet y Xiulin Ruan, profesor de la Escuela de Ingeniería Mecánica, ya han trabajado para prolongar la vida útil de los dispositivos mediante la creación de una espuma comprimible que puede distribuir el calor acumulado y ofrecer aislamiento contra temperaturas más frías.La Oficina de Comercialización de Tecnología de Purdue Innovates ha presentado una solicitud de patente.

Se han presentado y están bajo revisión dos nuevos artículos sobre el trabajo de Marconnet sobre materiales de cambio de fase.