Los ingenieros han desarrollado una tecnología para enfriar los puntos calientes en la electrónica de alto rendimiento utilizando el mismo fenómeno físico que limpia las alas de las cigarras.

Cuando las gotas de agua se fusionan, la reducción de la superficie provoca la liberación de una pequeña cantidad de energía. Siempre que la superficie debajo sea lo suficientemente hidrofóbica para repeler el agua, esta energía es suficiente para hacer que la gota fusionada salte.

En alas de cigarras, este fenómeno hace que las gotas atrapen y eliminen partículas de suciedad y escombros. En la nueva tecnología de enfriamiento creada por ingenieros de la Universidad de Duke e Intel Corporation, las gotas saltan hacia los puntos calientes para llevar el enfriamiento donde los componentes electrónicos más lo necesitan.

Los resultados aparecen en línea el 3 de abril, 2017, en el diario Letras de física aplicada .

"La refrigeración de puntos de acceso es muy importante para las tecnologías de alto rendimiento, "dijo Chuan-Hua Chen, profesor asociado de ingeniería mecánica y ciencia de los materiales en Duke. "Los procesadores de computadora y la electrónica de potencia no funcionan tan bien si no se puede eliminar el calor residual. Un mejor sistema de enfriamiento permitirá computadoras más rápidas, electrónica más duradera y vehículos eléctricos más potentes ".

La nueva tecnología se basa en una cámara de vapor hecha de un piso superhidrofóbico con un techo similar a una esponja. Cuando se coloca debajo de la electrónica operativa, la humedad atrapada en el techo se vaporiza debajo de los puntos calientes emergentes. El vapor se escapa hacia el suelo, quitando el calor de la electrónica junto con él.

Las estructuras de enfriamiento pasivo integradas en el piso del dispositivo luego eliminan el calor, haciendo que el vapor de agua se condense en gotitas. A medida que las gotas crecientes se fusionan, saltan naturalmente del piso hidrofóbico y retroceden al techo debajo del punto de acceso, y el proceso se repite. Esto sucede independientemente de la gravedad e independientemente de la orientación, incluso si el dispositivo está al revés.

La tecnología tiene muchas ventajas sobre las técnicas de enfriamiento existentes. Los refrigeradores termoeléctricos que actúan como pequeños refrigeradores no pueden apuntar a ubicaciones de puntos de acceso aleatorios, haciéndolos ineficaces para su uso en grandes áreas. Otros enfoques pueden apuntar a puntos de acceso en movimiento, pero requieren entradas de energía adicionales, lo que también conduce a ineficiencias.

La tecnología de enfriamiento de gotas saltadoras también tiene un mecanismo incorporado para el escape de calor vertical, lo cual es una gran ventaja sobre los esparcidores de calor de hoy en día que en su mayoría disipan el calor en un solo plano.

"Como analogía, para evitar inundaciones, es útil esparcir la lluvia sobre un área grande. Pero si el suelo está empapado, el agua no tiene un camino vertical para escapar, y las inundaciones son inevitables, ", dijo Chen." Los tubos de calor de placa plana son notables en su extensión horizontal, pero carecen de un mecanismo vertical para disipar el calor. Nuestra tecnología de gota que salta aborda este vacío tecnológico con un mecanismo de propagación de calor vertical, abriendo un camino para vencer a los mejores difusores de calor existentes en todas las direcciones ".

Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que las gotas saltarinas de Chen puedan competir con las tecnologías de enfriamiento actuales. El principal desafío es encontrar materiales adecuados que funcionen con vapor de alta temperatura a largo plazo. Pero Chen sigue siendo optimista.

"Nos ha llevado algunos años hacer funcionar el sistema hasta un punto en el que sea al menos comparable a un esparcidor de calor de cobre, la solución de enfriamiento más popular, "dijo Chen." Pero ahora, por primera vez, Veo un camino para superar los estándares de la industria ".