Eletrônica

Criado um interruptor para desligar o calor

Criado um interruptor para desligar o calor
Esquema do interruptor térmico mostrando o estado ligado (ON), com a gota de metal líquido que conecta a fonte de calor ao dissipador, e o estado desligado (OFF), com o metal líquido removido do canal. [Imagem: Center for Power Optimized Electro Thermal Systems]

Chave que desliga o calor

Os interruptores são usados para controlar quase tudo na vida moderna.

Interruptores mecânicos são usados para bloquear ou desbloquear portas, ou para selecionar engrenagens no sistema de transmissão de um carro. Os interruptores elétricos são usados para ligar e desligar lâmpadas e, em uma escala menor, interruptores elétricos na forma de transistores são usados para ligar e desligar sinais de lógica dentro dos circuitos eletrônicos.

Agora, pesquisadores da Universidade de Illinois, nos EUA, desenvolveram uma nova tecnologia para ligar e desligar fluxos de calor, que tipicamente fluem de zonas mais quentes para zonas mais frias - menos quando a termodinâmica falha em nanoescala ou quando o calor flui do frio para o quente.

Os engenheiros sonham há muito tempo com interruptores para os fluxos de calor, especialmente nos sistemas eletrônicos, onde o controle do calor pode melhorar significativamente o desempenho e a confiabilidade dos processadores e outros circuitos integrados.

"A fim de controlar o fluxo de calor, construímos um caminho específico para o fluxo de calor entre a região quente e a região fria, e então criamos uma maneira de quebrar o caminho do fluxo de calor quando desejado," explicou o professor William King.

Essa interrupção é feita usando uma gota de metal líquido. A gota de metal pode ser posicionada para conectar o caminho do fluxo de calor, como se fosse uma ponte, ou afastar-se do caminho do fluxo de calor, para limitar seu fluxo.

Em um sistema eletrônico de teste, quando o interruptor foi ligado ele extraiu calor a uma taxa de 10 W/cm2. Quando o interruptor foi desligado, o fluxo de calor caiu quase 100 vezes.

O próximo passo será integrar o interruptor com a eletrônica de potência em uma placa de circuito impresso. Os pesquisadores afirmam que deverão ter um protótipo funcional até o final deste ano.

Bibliografia:

Millimeter-scale liquid metal droplet thermal switch
Tianyu Yang, Beomjin Kwon, Patricia B. Weisensee, Jin Gu Kang, Xuejiao Li, Paul Braun, Nenad Miljkovic, William P. King
Applied Physics Letters
Vol.: 112, 063505
DOI: 10.1063/1.5013623




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