Nuovo rivestimento per elettronica dissipa calore “sudando”

Abstract grafico dello studio (credito: Doi: 10.1016/j.joule.2019.12.005 - Joule)

Per contrastare il caldo e per regolare la temperatura corporea sudiamo e così dissipiamo il calore sotto forma di vapore acqueo. Allora perché non fare lo stesso anche con un rivestimento termico per i componenti elettronici, notoriamente soggetti al problema del calore?
È quello che hanno pensato alcuni ricercatori che hanno pubblicato uno studio sulla rivista Joule.

Nella ricerca gli scienziati descrivono un nuovo rivestimento per componenti elettronici capace di rilasciare vapore acqueo in modo da far dissipare calore agli stessi componenti mentre sono in funzione.
Si tratterebbe di una soluzione per la gestione termica della microelettronica odierna che si è sviluppata sempre di più ammassando i componenti uno vicino all’altro che tendono a diventare sempre più caldi. È il caso anche dei nostri smartphone che senza adeguati sistemi di dissipazione del calore, comincerebbero presto a non funzionare più.

Di solito per dissipare il calore nei nostri dispositivi elettronici si usano materiali a cambiamento di fase (phase change material, PCM). Questi ultimi però non si rivelano sempre molto efficienti: possono assorbire calore ma la quantità di energia totale scambiata è relativamente bassa.
Il nuovo rivestimento, invece, si basa sulla transizione liquido-vapore dell’acqua, una transizione che può arrivare ad uno scambio di energia 10 volte superiore a quello dei suddetti materiali.

Si tratta di un meccanismo basato sull’assorbimento dell’umidità e ispirato proprio alla sudorazione dei mammiferi, come specifica Ruzhu Wang, ricercatore dell’Università Jiao Tong di Shanghai e autore senior dello studio.
A tal proposito gli scienziati hanno utilizzato materiali porosi che possono assorbire l’umidità dall’aria per rilasciare il vapore acqueo una volta che vengono riscaldati.

Hanno in particolare selezionato una tipologia di metal organic framework (MOF), strutture metallo-organiche, denominata MIL-101(Cr). Con questo materiale hanno rivestito tre fogli di alluminio da 16 cm² riscaldandoli su una piastra.
Il rivestimento era in grado di ritardare l’aumento della temperatura e più fogli si ponevano uno sopra all’altro, maggiore era l’effetto di contrasto al riscaldamento.

Hanno poi creato un dissipatore di calore rivestito di questo materiale per testarlo su un dispositivo elettronico e anche in questo caso il rivestimento riduceva la temperatura dei chip fino a 7°, rivelandosi molto efficiente.
Ora i ricercatori intendono installare un rivestimento del genere anche sugli smartphone ma al momento l’ostacolo maggiore è rappresentato dal costo dei MOF, ancora troppo alti per pensare ad un’applicazione del genere su larga scala.

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