Млекопитающие потеют, чтобы регулировать температуру тела, и исследователи из Шанхайского университета Цзяо Тонг в Китае изучают, могут ли наши телефоны делать то же самое. В исследовании, опубликованном 22 января 2020 года в журнале Joule, авторы представляют покрытие для электроники, которое выделяет водяной пар для рассеивания тепла от работающих устройств — новый метод терморегулирования может предотвратить перегрев электроники и сохранить их более холодными по сравнению с существующими стратегиями.
В отличие от этого, жидкостно-паровой переход воды может обеспечивать обмен в 10 раз большей энергией по сравнению с твердофазным переходом PCM. Вдохновленный механизмом потения млекопитающих, Ван И его команда изучили группу пористых материалов, которые могли поглощать влагу из воздуха и выделять водяной пар при нагревании. Среди них наиболее перспективными были металлорганические каркасы ( MOFs), поскольку они могли хранить большое количество воды и таким образом забирать больше тепла при нагревании.
Команда установила, что покрытие MIL-101Cr было способно задерживать повышение температуры листов, и эффект увеличивался с толщиной покрытия. В то время как непокрытый лист достигал 60°C через 5,2 минуты, самое тонкое покрытие удваивало время и не достигало той же температуры до 11,7 минут. Лист с самым толстым покрытием достигал 60°С после 19.35 минут нагрева.
С нетерпением ожидая, команда планирует улучшить теплопроводность материала. Как только вся вода уйдет, высушенное покрытие станет сопротивлением, которое влияет на рассеивание тепла устройств. Включение в материал теплопроводных добавок, таких как графен, может помочь решить эту проблему.
Более крупные устройства, такие как компьютеры, используют вентиляторы для регулирования температуры. Однако вентиляторы громоздки, шумны и потребляют много энергии и поэтому непригодны для небольших устройств, таких как мобильные телефоны. Производители используют фазовые переходные материалы (PCMs), такие как воск и жирные кислоты, для охлаждения в телефонах. Эти материалы могут поглощать тепло, производимое устройствами, когда они плавятся. Однако общее количество энергии, обмениваемой при переходе твердое тело - жидкость, относительно невелико.
В отличие от этого, жидкостно-паровой переход воды может обеспечивать обмен в 10 раз большей энергией по сравнению с твердофазным переходом PCM. Вдохновленный механизмом потения млекопитающих, Ван И его команда изучили группу пористых материалов, которые могли поглощать влагу из воздуха и выделять водяной пар при нагревании. Среди них наиболее перспективными были металлорганические каркасы ( MOFs), поскольку они могли хранить большое количество воды и таким образом забирать больше тепла при нагревании.
Группа выбрала для эксперимента тип Mif под названием MIL-101 (Cr) из-за его хорошей водопоглощающей способности и высокой чувствительности к изменениям температуры. Они покрыли три 16-квадратных сантиметровых алюминиевых листа MIL-101 (Cr) различной толщины — 198, 313 и 516 микрометров соответственно — и нагревали их на нагревательной плите.
Команда установила, что покрытие MIL-101Cr было способно задерживать повышение температуры листов, и эффект увеличивался с толщиной покрытия. В то время как непокрытый лист достигал 60°C через 5,2 минуты, самое тонкое покрытие удваивало время и не достигало той же температуры до 11,7 минут. Лист с самым толстым покрытием достигал 60°С после 19.35 минут нагрева.
Чтобы исследовать охлаждающее действие MIL-101 (Cr) на реальных устройствах, Ван И его команда протестировали покрытый теплоотвод на микрокомпьютерном устройстве. По сравнению с немелованным теплоотводом, покрытый уменьшил температуру стружки до 7°C, когда устройство было запущено при больших рабочих нагрузках в течение 15 минут.
С нетерпением ожидая, команда планирует улучшить теплопроводность материала. Как только вся вода уйдет, высушенное покрытие станет сопротивлением, которое влияет на рассеивание тепла устройств. Включение в материал теплопроводных добавок, таких как графен, может помочь решить эту проблему.
