Le bolle che si formano su una superficie riscaldata creano un piccolo rinculo quando ne escono, come il calcio di una pistola che spara a salve. Ora i ricercatori dell'Università dell'Illinois a Chicago, finanziato dalla NASA, hanno mostrato come questa minuscola forza possa essere sfruttata per mescolare il liquido di raffreddamento attorno alla microelettronica ad alta potenza, nello spazio o sulla Terra.

La forza di rinculo del vapore "non è ben studiata, e non è mai stato applicato, Che io sappia, "dice Alexander Yarin, Professore distinto di ingegneria meccanica all'UIC e autore senior dello studio, pubblicato sulla rivista Microgravità della natura .

"Nei voli su Marte o sulla luna, apparecchiature come i computer generano molto calore, " disse Yarin. Man mano che i computer e i chip diventano più piccoli e sono più stretti, la produzione di calore diventa una limitazione della potenza di calcolo.

Gli ingegneri hanno cercato di "bollire la piscina, " che è il raffreddamento a liquido ad una temperatura prossima al punto di ebollizione del fluido. Nell'ebollizione, tutto il calore viene assorbito nel convertire il liquido in vapore, senza ulteriori aumenti di temperatura fino al completamento del cambio di fase.

Ma la mancanza di gravità nello spazio pone un problema speciale per l'ebollizione della piscina:le bolle non hanno galleggiamento.

"Sulla terra, le bolle salgono, e il refrigerante freddo entra, " disse Yarin. "Ma nello spazio, le bolle non salgono. Rimangono sulla superficie sommersa, e possono fondersi insieme per formare uno strato di vapore isolante, e il processo di rimozione del calore viene interrotto.

"Puoi provare la miscelazione meccanica, ma un motore crea anche calore. Puoi provare un forte campo elettrico, ma che produce anche calore e crea altri problemi, " ha detto. Entrambi i metodi occupano spazio e richiedono potenza.

Yarin e i suoi colleghi hanno inserito due circuiti integrati che generano calore uno dietro l'altro. Alternando la tensione ai due chip, sono stati in grado di far oscillare l'apparato avanti e indietro attraverso il refrigerante a circa 1 centimetro al secondo.

"Quando un chip funziona, produce bolle e una forza di rinculo. Poi l'altro, e spinge indietro, abbastanza da far oscillare i trucioli nel fluido di raffreddamento e far cadere le bolle, " ha detto Yarin.

"Funziona con o senza gravità - nello spazio, esattamente come sulla Terra."

I ricercatori hanno anche dimostrato che la forza è maggiore quando le bolle sono più piccole e più numerose, con conseguente oscillazione di arco e velocità maggiori. Le nanofibre fatte di polimeri sono state soffiate in modo supersonico sui chip, creando una nanostruttura per una maggiore nucleazione di bolle.

"Ogni singola bolla funziona come la propulsione a getto, " disse Sumit Sinha-Ray, Studente di dottorato di Yarin e co-autore dello studio. "Quando una bolla lascia una superficie sommersa, spinge indietro la superficie. non lo vedi, perché le bolle sono minuscole e la superficie è grande. Ma abbiamo organizzato le bolle per far oscillare il chip".