I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno sviluppato una nuova tecnologia per attivare o disattivare i flussi di calore. I risultati sono stati pubblicati nell'articolo "Interruttore termico a goccia di metallo liquido su scala millimetrica, "che è apparso in Lettere di fisica applicata .

Gli interruttori vengono utilizzati per controllare molti prodotti tecnici e sistemi ingegnerizzati. Gli interruttori meccanici vengono utilizzati per bloccare o sbloccare le porte, o per selezionare le marce nel sistema di trasmissione di un'auto. Gli interruttori elettrici vengono utilizzati per accendere e spegnere le luci in una stanza. A scala minore, interruttori elettrici sotto forma di transistor sono utilizzati per accendere e spegnere i dispositivi elettronici, o per instradare segnali logici all'interno di un circuito.

Gli ingegneri hanno a lungo desiderato un interruttore per i flussi di calore, soprattutto nei sistemi elettronici in cui il controllo dei flussi di calore può migliorare significativamente le prestazioni e l'affidabilità del sistema. Ci sono tuttavia sfide significative nella creazione di un tale interruttore termico.

"Il flusso di calore si verifica ogni volta che si ha una regione a temperatura più alta vicino a una regione a temperatura più bassa, " disse William King, l'Andersen Chair Professor nel Dipartimento di Scienze e Ingegneria Meccanica e il co-responsabile del progetto. "Per controllare il flusso di calore, abbiamo progettato un percorso di flusso di calore specifico tra la regione calda e la regione fredda, e poi ha creato un modo per interrompere il percorso del flusso di calore quando lo si desidera."

"La tecnologia si basa sul movimento di una goccia di metallo liquido, " disse Nenad Miljkovic, Ricercatore presso il Dipartimento di Scienze e Ingegneria Meccanica e co-responsabile del progetto. "La goccia di metallo può essere posizionata per collegare un percorso del flusso di calore, o allontanato dal percorso del flusso di calore per limitare il flusso di calore."

I ricercatori hanno dimostrato la tecnologia in un sistema modellato sui moderni sistemi elettronici. Su un lato dell'interruttore c'era una fonte di calore che rappresentava il componente dell'elettronica di potenza, e dall'altra parte dell'interruttore, c'era il raffreddamento a liquido per la rimozione del calore. Quando l'interruttore era acceso, erano in grado di estrarre calore a più di 10 W/cm2. Quando l'interruttore era spento, il flusso di calore è sceso di quasi 100 volte.

Oltre a King e Miljkovic, altri autori del documento includono Paul Braun, Racheff Professore di Scienza e Ingegneria dei Materiali e Direttore del Laboratorio di Ricerca sui Materiali; e studenti laureati Tianyu Yang, Beomjin Kwon e Patricia B. Weisensee (ora assistente professore alla Washington University di St. Louis) di scienze e ingegneria meccanica e Jin Gu Kang e Xuejiao Li di scienze e ingegneria dei materiali.

King dice che il prossimo passo per la ricerca è quello di integrare l'interruttore con l'elettronica di potenza su un circuito. I ricercatori avranno un prototipo funzionante entro la fine dell'anno.