Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico han descubierto una nueva forma de aplicar recubrimientos de nanoestructura para hacer que la transferencia de calor sea mucho más eficiente. con importantes aplicaciones potenciales para dispositivos de alta tecnología, así como para la industria convencional de calefacción y refrigeración.

Estos recubrimientos pueden eliminar el calor cuatro veces más rápido que los mismos materiales antes de ser recubiertos. utilizando materiales y procedimientos de aplicación económicos.

El descubrimiento tiene el potencial de revolucionar la tecnología de enfriamiento, los expertos dicen.

Los hallazgos acaban de ser anunciados en el Revista internacional de transferencia de calor y masa , y se ha presentado una solicitud de patente.

"Para las configuraciones que investigamos, este enfoque logra una transferencia de calor que se aproxima a los máximos teóricos, "dijo Terry Hendricks, el líder del proyecto del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. "Esto es bastante significativo".

La mejora en la transferencia de calor lograda mediante la modificación de superficies a nanoescala tiene posibles aplicaciones en sistemas industriales tanto a micro como a macroescala, dijeron los investigadores. Los revestimientos produjeron un "coeficiente de transferencia de calor" 10 veces mayor que las superficies sin revestir.

El intercambio de calor ha sido un problema importante en muchos dispositivos mecánicos desde la Revolución Industrial.

El radiador y el agua en circulación en un motor de automóvil existen para abordar este problema. Los intercambiadores de calor son los que hacen que funcionen los aires acondicionados o refrigeradores modernos, y la refrigeración inadecuada es un factor limitante para muchas aplicaciones de tecnología avanzada, desde computadoras portátiles hasta sistemas de radar avanzados.

"Muchos dispositivos electrónicos necesitan eliminar mucho calor rápidamente, y eso siempre ha sido difícil de hacer, "dijo Chih-hung Chang, profesor asociado de la Facultad de Química, Ingeniería Biológica y Ambiental en la Universidad Estatal de Oregon. "Esta combinación de una nanoestructura en la parte superior de una microestructura tiene el potencial de transferencia de calor que es mucho más eficiente que cualquier cosa que hayamos tenido antes".

Hay suficiente ineficiencia en la transferencia de calor, por ejemplo, que para que el agua alcance su punto de ebullición de 100 grados centígrados, la temperatura de las placas adyacentes a menudo tiene que ser de unos 140 grados centígrados. Pero con este nuevo enfoque, a través de su temperatura y una nanoestructura que literalmente fomenta el desarrollo de burbujas, el agua hervirá cuando placas similares estén a solo 120 grados centígrados.

Para hacer esto, las superficies de transferencia de calor están recubiertas con una aplicación nanoestructurada de óxido de zinc, que en este uso desarrolla una superficie de múltiples texturas que parece casi flores, y tiene formas adicionales y fuerzas capilares que fomentan la formación de burbujas y la rapidez, Reposición eficiente de los sitios de ebullición activos.

En estos experimentos, se usó agua, pero también podrían usarse otros líquidos con características de enfriamiento diferentes o incluso mejores, dijeron los investigadores. El recubrimiento de óxido de zinc sobre sustratos de aluminio y cobre es económico y podría aplicarse de manera asequible en grandes áreas.

Por eso, esta tecnología tiene el potencial no solo para abordar problemas de enfriamiento en electrónica avanzada, los científicos dijeron, pero también podría usarse en calefacción más convencional, Aplicaciones de refrigeración y aire acondicionado. Eventualmente, podría encontrar su camino en todo, desde un láser de pulso corto hasta un acondicionador de aire doméstico o sistemas de bomba de calor más eficientes. También es probable que las aplicaciones electrónicas militares que utilizan grandes cantidades de energía, dijeron los investigadores.

La investigación ha sido apoyada por el Laboratorio de Investigación del Ejército. Se continúan los estudios para desarrollar aplicaciones comerciales más amplias, dijeron los investigadores.

"Estos resultados sugieren la posibilidad de muchos tipos de ingeniería selectiva, Patrones nanoestructurados para mejorar el comportamiento de ebullición utilizando soluciones químicas y procesos de bajo costo, "escribieron los científicos en su estudio." Como procesos de solución, estos microrreactores asistidos, Los enfoques de deposición de nanomateriales son menos costosos que los enfoques de nanotubos de carbono, y más importante, las temperaturas de procesamiento son bajas ".