Nuestros teléfonos y dispositivos electrónicos pronto podrían ser más pequeños y elegantes sin riesgo de sobrecalentamiento gracias a microcápsulas que se transforman en un abrir y cerrar de ojos.
El Dr. Goran Vladisavljevic, de la Universidad de Loughborough, y un equipo de investigadores han diseñado y fabricado microcápsulas llenas de "materiales de cambio de fase" (PCM, por sus siglas en inglés) que absorben el calor al pasar de sólido a líquido cuando las temperaturas son elevadas.
El artículo, titulado "Dispositivo de microfluidos capilares de vidrio inspirado en Lego:una técnica para la microencapsulación personalizada de materiales de cambio de fase", se publica en ACS Applied Materials and Interfaces .
Las cápsulas, que miden alrededor de 0,2 mm de ancho y no requieren una fuente de energía, podrían usarse para absorber cantidades significativas de calor que de otro modo se transferirían a elementos de dispositivos electrónicos.
Se pueden reutilizar indefinidamente sin perder su eficacia, afirma el Dr. Vladisavljevic, ya que una vez que bajan las temperaturas se solidifican espontáneamente y se "reinician".
Explicó:"Las microcápsulas se basan en un fenómeno natural de fusión y cristalización causado cuando la temperatura ambiente está por encima o por debajo de la temperatura de fusión del material de cambio de fase.
"Supongamos que se produce un sobrecalentamiento por encima de los 80 °C. Una vez que la temperatura en un dispositivo supera los 80 °C, las cápsulas absorberán la energía térmica a medida que el material de cambio de fase pasa de sólido a líquido.
"Cuando la temperatura se reduce por debajo de 80 °C, la energía almacenada se liberará lentamente a medida que el material de cambio de fase comience a solidificarse.
"El objetivo es suprimir los picos de temperatura en los componentes electrónicos y las baterías durante los picos de carga, por ejemplo durante períodos cortos de consumo máximo de energía."
Otros investigadores ya habían podido crear microcápsulas que contenían PCM, pero los métodos utilizados para crearlas implicaban procesos químicos complejos y difíciles de repetir, lo que daba como resultado microcápsulas no uniformes.
El Dr. Vladisavljevic y su equipo han desarrollado un proceso automático único y altamente reproducible que produce microcápsulas uniformes utilizando luz ultravioleta y un dispositivo de microfluidos especial, cuyo diseño se inspiró en los ladrillos Lego.
El dispositivo, fabricado en la Universidad de Loughborough mediante un proceso informático automatizado, produce gotas uniformes de PCM encerradas dentro de una capa líquida.
Esta cubierta se endurece en varios segundos cuando se expone a la luz ultravioleta, lo que da como resultado cápsulas sólidas.
Mediante este proceso único, se pueden fabricar cápsulas con diferentes tamaños, espesores y tipos de material PCM, según lo que se necesite, dice el Dr. Vladisavljevic. Incluso se pueden hacer magnéticos, lo que significa que se pueden mover en un dispositivo a donde más se necesiten.
El Dr. Vladisavljevic dijo:"Existe un apetito global por dispositivos electrónicos más pequeños, pero una barrera para su desarrollo es el calor producido por las corrientes eléctricas que fluyen a través de los circuitos integrados de los dispositivos. Esta investigación presenta una solución.
"Las cápsulas podrían usarse para enfriar dispositivos electrónicos, como teléfonos inteligentes o computadoras portátiles, e incluso podrían usarse para enfriar baterías o generadores de energía solar.
"La estabilidad mecánica de las cápsulas ha sido probada en la Universidad de Birmingham y su durabilidad en el Instituto Tecnológico de Karlsruhe en Alemania.
"Estamos entusiasmados de seguir desarrollando las cápsulas y esperamos probarlas en la industria en un futuro próximo".
Más información: Sumit Parvate et al, Dispositivo de microfluidos capilares de vidrio inspirado en Lego:una técnica para la microencapsulación personalizada de materiales de cambio de fase, Interfaces y materiales aplicados ACS (2023). DOI:10.1021/acsami.3c00281
Información de la revista: Interfaces y materiales aplicados de ACS
Proporcionado por la Universidad de Loughborough
