Vaca sagrada. Os engenheiros usaram cobre em vez de diamante.
Todos nós já tivemos a experiência de superaquecimento de um de nossos dispositivos eletrônicos. Escusado será dizer que quando isso acontece, torna-se perigoso tanto para o dispositivo quanto para o seu entorno. Mas, considerando a velocidade com que os dispositivos funcionam, o superaquecimento é evitável?
Um aumento de 740% na potência por unidade
Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign (UIUC) e da Universidade da Califórnia, Berkeley (UC Berkeley) desenvolveram recentemente uma invenção que pode resfriar a eletrônica com mais eficiência do que outras soluções alternativas e permitir um aumento de 740% na potência por unidade, de acordo com um comunicado de imprensa das instituições publicado quinta-feira.
Tarek Gebrael, principal autor da nova pesquisa e Ph.D da UIUC. estudante de engenharia mecânica, explicou que as soluções de refrigeração atuais têm três problemas específicos. “Primeiro, eles podem ser caros e difíceis de expandir”, disse ele.
Ele trouxe o exemplo dos dissipadores de calor feitos de diamantes que obviamente são muito caros. Em segundo lugar, ele descreveu como as abordagens convencionais de dissipação de calor geralmente colocam o dissipador de calor e um dissipador de calor (um dispositivo para dissipar o calor de forma eficiente) em cima do dispositivo eletrônico. Infelizmente, “em muitos casos, a maior parte do calor é gerada sob o dispositivo eletrônico”, o que significa que o mecanismo de resfriamento não está onde é mais necessário.
Terceiro, explicou Gebrael, os dissipadores de calor não podem ser instalados diretamente na superfície da eletrônica. Eles exigem que uma camada de “material de interface térmica” seja colocada entre eles para garantir um bom contato. Este material, no entanto, tem características de transferência de calor pobres, resultando em um impacto negativo no desempenho térmico.
Uma solução para todos os problemas convencionais
Felizmente, os pesquisadores encontraram uma nova solução que aborda todos esses três problemas.
Eles começaram usando o cobre como material principal, que obviamente é barato. Então eles fizeram o revestimento de cobre inteiramente “engolir” o dispositivo, disse Gebrael – “cobrindo o topo, o fundo e os lados… um revestimento isolante que cobre todas as superfícies expostas”, garantindo que nenhuma região produtora de calor ficasse desprotegida . Finalmente, a nova solução elimina a necessidade de um material de interface térmica e um dissipador de calor. Que inovador!
“Em nosso estudo, comparamos nossos revestimentos com métodos padrão de dissipação de calor”, disse Gebrael. “O que mostramos é que você pode obter um desempenho térmico muito semelhante, ou até melhor, com os revestimentos em comparação com os dissipadores de calor.”
A remoção do dissipador de calor e da interface térmica também garante que o dispositivo usando a nova solução seja drasticamente menor do que seus equivalentes convencionais. “E isso se traduz em uma potência muito maior por unidade de volume. Conseguimos demonstrar um aumento de 740% na potência por unidade de volume”, acrescentou Gebrael.
Usando cobre em vez de diamante
O IE procurou Gebrael para descobrir por que ele escolheu o cobre como material de substituição. O engenheiro explicou que o cobre é muito mais barato do que o diamante, tem uma condutividade térmica relativamente alta que os processos que a equipe usou para depositar o revestimento de cobre são bem conhecidos da indústria eletrônica (como eletroless e galvanoplastia de cobre).
“Sabíamos que o cobre dissiparia o calor de forma eficaz porque já é amplamente utilizado em dissipadores e dissipadores de calor padrão (devido à sua alta condutividade térmica). O desafio era isolá-lo eletricamente da eletrônica para evitar curtos-circuitos. isso depositando nos eletrônicos um revestimento de polímero isolante fino primeiro e depois adicionando o revestimento de cobre isolante em cima do cobre”, concluiu Gebrael.
Publicado em 29/05/2022 14h21
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