Jonathan Boreyko, un profesor asociado en ingeniería mecánica, ha desarrollado una tecnología de gestión térmica aeronáutica que está lista para adaptarse a otras áreas.

La investigación fue publicada en Materiales funcionales avanzados el 18 de agosto 2020.

Boreyko recibió un premio del Programa de Investigación para Jóvenes Investigadores en 2016, impartido por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea. Este premio financió el desarrollo de diodos térmicos de gotitas puente planas, un enfoque novedoso de la gestión térmica. La investigación de Boreyko ha demostrado que este nuevo enfoque es altamente eficiente y extremadamente versátil.

"Tenemos la esperanza de que la transferencia de calor unidireccional de nuestro diodo de gota puente permitirá la gestión térmica inteligente de la electrónica, aeronave, y naves espaciales, "dijo Boreyko.

Los diodos son un tipo especial de dispositivo que permite que el calor se conduzca en una sola dirección mediante el uso de materiales de ingeniería. Para la gestión del calor, Los diodos son atractivos porque permiten la descarga de calor que entra por un lado, mientras resiste el calor en el lado opuesto. En el caso de los aviones (el foco de la financiación de Boreyko), el calor se absorbe de un avión sobrecalentado, pero resistido del ambiente exterior.

El equipo de Boreyko creó un diodo usando dos placas de cobre en un ambiente sellado, separados por un espacio microscópico. La primera placa está diseñada con una estructura de mecha para retener el agua, mientras que la placa opuesta está recubierta con una capa hidrófoba que repele el agua. El agua de la superficie absorbente recibe calor, provocando la evaporación en vapor. A medida que el vapor se mueve a través del estrecho espacio, se enfría y se condensa en gotas de rocío en el lado hidrófobo. Estas gotas de rocío crecen lo suficiente como para "cerrar" el espacio y volver a ser absorbidas por la mecha. iniciando el proceso de nuevo.

Si la fuente de calor se aplicara en cambio al lado hidrofóbico, no se puede producir vapor porque el agua permanece atrapada en la mecha. Es por eso que el dispositivo solo puede conducir calor en una dirección.

¿Cómo se ve esto en la práctica? Un objeto que produce calor como un chip de CPU, se sobrecalienta si este calor no se elimina continuamente. El invento de Boreyko está adherido a esta fuente de calor. El calor generado se transfiere a través de la placa conductora, dentro del agua. El agua se convierte en vapor y se aleja de la fuente de calor. El hidrofóbico, el lado no conductor evita que el calor entre a través del aire u otras fuentes de calor que puedan estar cerca, permitiendo que el diodo maneje el calor solo de su sujeto principal.

El equipo de Boreyko midió un aumento de casi 100 veces en la conducción de calor cuando el lado malvado se calentó, en comparación con el lado hidrofóbico. Esta es una mejora significativa para los diodos térmicos existentes. Según Boreyko, los diodos de corriente no son muy efectivos, solo conduciendo unas pocas veces más calor en una dirección, o requieren gravedad. Este nuevo diodo térmico de gotitas puente se puede utilizar en posición vertical, oblicuo, o incluso al revés, e incluso funcionaría en el espacio donde la gravedad es insignificante.