Los mamíferos sudan para regular la temperatura corporal, e investigadores de la Universidad Jiao Tong de Shanghai en China están explorando si nuestros teléfonos podrían hacer lo mismo. En un estudio publicado el 22 de enero en la revista Joule , los autores presentan un recubrimiento para dispositivos electrónicos que libera vapor de agua para disipar el calor de los dispositivos en funcionamiento, un nuevo método de gestión térmica que podría evitar el sobrecalentamiento de los dispositivos electrónicos y mantenerlos más fríos en comparación con las estrategias existentes.

"El desarrollo de la microelectrónica impone grandes exigencias a las técnicas eficientes de gestión térmica, porque todos los componentes están empaquetados y los chips pueden calentarse mucho, "dice el autor principal Ruzhu Wang, que estudia ingeniería de refrigeración en la Universidad Jiao Tong de Shanghai. "Por ejemplo, sin un sistema de refrigeración eficaz, nuestros teléfonos podrían sufrir una avería en el sistema y quemarnos las manos si los ejecutamos durante mucho tiempo o cargamos una gran aplicación ".

Los dispositivos más grandes, como las computadoras, usan ventiladores para regular la temperatura. Sin embargo, los ventiladores son voluminosos, ruidoso, y consume energía y, por lo tanto, no es adecuado para dispositivos más pequeños como teléfonos móviles. Los fabricantes han estado utilizando materiales de cambio de fase (PCM), como ceras y ácidos grasos, para enfriar en teléfonos. Estos materiales pueden absorber el calor producido por los dispositivos cuando se derriten. Sin embargo, la cantidad total de energía intercambiada durante la transición sólido-líquido es relativamente baja.

A diferencia de, la transición líquido-vapor del agua puede intercambiar 10 veces la energía en comparación con la transición sólido-líquido PCM. Inspirado en el mecanismo de sudoración de los mamíferos, Wang y su equipo estudiaron un grupo de materiales porosos que podrían absorber la humedad del aire y liberar vapor de agua cuando se calientan. Entre ellos, Las estructuras orgánicas metálicas (MOF) fueron las más prometedoras porque podían almacenar una gran cantidad de agua y, por lo tanto, eliminar más calor cuando se calentaban.

"Previamente, Los investigadores han intentado utilizar MOF para extraer agua del aire del desierto, ", Dice Wang." Pero los MOF siguen siendo muy caros, por lo que la aplicación a gran escala no es realmente práctica. Nuestro estudio muestra que la refrigeración de componentes electrónicos es una buena aplicación de los MOF en la vida real. Usamos menos de 0.3 gramos de material en nuestro experimento, y el efecto refrescante que produjo fue significativo ".

El equipo seleccionó un tipo de MOF llamado MIL-101 (Cr) para el experimento debido a su buena capacidad de absorción de agua y alta sensibilidad a los cambios de temperatura. Cubrieron tres láminas de aluminio de 16 centímetros cuadrados con MIL-101 (Cr) de diferentes espesores:198, 313, y 516 micrómetros, respectivamente, y los calentó en un plato caliente.

El equipo descubrió que el revestimiento MIL-101Cr podía retrasar el aumento de temperatura de las láminas, y el efecto aumentó con el espesor del revestimiento. Mientras que una hoja sin recubrimiento alcanzó los 60 ° C después de 5,2 minutos, la capa más fina duplicó el tiempo y no alcanzó la misma temperatura hasta los 11,7 minutos. La hoja con el recubrimiento más grueso alcanzó los 60 ° C después de 19,35 minutos de calentamiento.

"Además de un enfriamiento eficaz, MIL-101 (Cr) puede recuperarse rápidamente absorbiendo la humedad nuevamente una vez que se elimina la fuente de calor, al igual que los mamíferos se rehidratan y están listos para sudar de nuevo, "Dice Wang". este método es realmente adecuado para dispositivos que no se ejecutan todo el tiempo, como teléfonos, carga de baterías y estaciones base de telecomunicaciones, que puede sobrecargarse a veces ".

Para investigar el efecto de enfriamiento de MIL-101 (Cr) en dispositivos reales, Wang y su equipo probaron un disipador de calor revestido en un dispositivo de microcomputación. En comparación con un disipador de calor sin revestimiento, el recubierto redujo la temperatura del chip hasta en 7 ° C cuando el dispositivo se hizo funcionar con cargas de trabajo pesadas durante 15 minutos.

Viendo hacia adelante, el equipo planea mejorar la conductividad térmica del material. "Una vez que se acabe toda el agua, el revestimiento seco se convertirá en una resistencia que afectará la disipación de calor de los dispositivos ", dice el primer autor Chenxi Wang. La incorporación de aditivos conductores térmicos como el grafeno en el material puede ayudar a abordar el problema, él dice.

Antes de que los fabricantes puedan instalar este sistema de refrigeración en nuestros teléfonos, el costo es un problema importante, Dice Ruzhu Wang. "Al encontrar MOF una aplicación práctica, Esperamos aumentar la demanda del mercado para ellos y alentar más investigación sobre los MOF para reducir los costos ".