I nostri telefoni e dispositivi elettronici potrebbero presto essere più piccoli ed eleganti senza il rischio di surriscaldamento grazie alle microcapsule che si trasformano in un batter d'occhio.
Il dottor Goran Vladisavljevic, dell'Università di Loughborough, e un team di ricercatori hanno progettato e prodotto microcapsule riempite con "materiali a cambiamento di fase" (PCM) che assorbono il calore passando da solido a liquido quando le temperature sono elevate.
L'articolo, intitolato "Lego-Inspired Glass Capillary Microfluidic Device:A Technique for Bespoke Microencapsulation of Phase Change Materials", è pubblicato in ACS Applied Materials and Interfaces .
Le capsule, che sono larghe circa 0,2 mm e non richiedono una fonte di energia, potrebbero essere utilizzate per assorbire quantità significative di calore che altrimenti verrebbero trasferite agli elementi dei dispositivi elettronici.
Possono essere riutilizzati all'infinito senza perdere la loro efficacia, afferma il dottor Vladisavljevic, poiché una volta che le temperature scendono si solidificano spontaneamente e "si ripristinano".
Ha spiegato:"Le microcapsule si basano su un fenomeno naturale di fusione e cristallizzazione causato quando la temperatura ambiente è superiore o inferiore alla temperatura di fusione del materiale a cambiamento di fase.
"Supponiamo che il surriscaldamento avvenga al di sopra degli 80°C. Una volta che la temperatura in un dispositivo supera gli 80°C, l'energia termica verrà assorbita dalle capsule mentre il materiale a cambiamento di fase passa da solido a liquido.
"Quando la temperatura scende sotto gli 80°C, l'energia immagazzinata verrà rilasciata lentamente mentre il materiale a cambiamento di fase inizia a solidificarsi.
"L'obiettivo è sopprimere i picchi di temperatura nelle parti elettroniche e nei pacchi batteria durante i picchi di carico, ad esempio durante brevi periodi di massimo consumo energetico."
Altri ricercatori sono già riusciti a creare microcapsule contenenti PCM, ma i metodi utilizzati per crearle implicavano processi chimici complessi e difficili da ripetere, risultando in microcapsule non uniformi.
Il dottor Vladisavljevic e il suo team hanno sviluppato un processo automatico unico e altamente riproducibile che produce microcapsule uniformi utilizzando la luce UV e uno speciale dispositivo microfluidico, il cui design è stato ispirato dai mattoncini Lego.
Il dispositivo, prodotto presso l'Università di Loughborough utilizzando un processo computerizzato automatizzato, produce goccioline uniformi di PCM racchiuse all'interno di un guscio liquido.
Questo guscio si indurisce in diversi secondi se esposto alla luce UV, dando vita a capsule solide.
Utilizzando questo processo unico, le capsule possono essere realizzate con diverse dimensioni, spessori e tipi di materiale PCM, a seconda di ciò che è necessario, afferma il dott. Vladisavljevic. Possono anche essere resi magnetici, il che significa che potrebbero essere spostati in un dispositivo dove sono più necessari.
Il dottor Vladisavljevic ha affermato:"C'è una richiesta globale per dispositivi elettronici più piccoli, ma un ostacolo al loro sviluppo è il calore prodotto dalle correnti elettriche che fluiscono attraverso i circuiti integrati dei dispositivi. Questa ricerca presenta una soluzione.
"Le capsule potrebbero essere utilizzate per raffreddare dispositivi elettronici, come smartphone o laptop, e potrebbero anche essere utilizzate per raffreddare batterie o generatori di energia solare.
"Le capsule sono state testate per la stabilità meccanica presso l'Università di Birmingham e per la durata presso il Karlsruhe Institute of Technology in Germania.
"Siamo entusiasti di sviluppare ulteriormente le capsule e speriamo di testarle nell'industria nel prossimo futuro."
Ulteriori informazioni: Sumit Parvate et al, Dispositivo microfluidico capillare in vetro ispirato ai Lego:una tecnica per la microincapsulazione su misura di materiali a cambiamento di fase, materiali applicati e interfacce ACS (2023). DOI:10.1021/acsami.3c00281
Informazioni sul giornale: Materiali e interfacce applicati a ACS
Fornito dall'Università di Loughborough
