Vloeibare metalen druppel als thermische schakelaar
Onderzoekers aan de Universiteit van Illinois hebben een nieuwe technologie ontwikkeld om warmtestromen in elektronicasystemen 'in' of 'uit' te schakelen. De technologie is gebaseerd op de beweging van een vloeibare metalen druppel in een kanaaltje. De metalen druppel kan worden geplaatst om een warmtestroompad aan te sluiten. En andersom kan het warmtestroompad worden verwijderd om de warmtestroom te beperken.
Onderzoekers aan de University of Illinois hebben een nieuwe technologie ontwikkeld om warmtestromen in elektronicasystemen 'in' of 'uit' te schakelen. De bevindingen werden gepubliceerd in Applied Physics Letters.
Schakelaars worden gebruikt om veel technische producten en technische systemen te bedienen. Op kleinere schaal worden elektrische schakelaars in de vorm van transistors gebruikt om elektronische apparaten aan of uit te zetten, of om logische signalen binnen een circuit te routeren.
Ingenieurs hebben lang gezocht naar een schakelaar voor warmtestromen, vooral in elektronicasystemen waar het regelen van warmtestromen de prestaties en betrouwbaarheid van een systeem aanzienlijk kan verbeteren. Het creëren van een dergelijke thermische schakelaar staat echter voor grote uitdagingen.
Een warmtestroom komt voor wanneer je een gebied hebt met een hogere temperatuur dichtbij een gebied met een lagere temperatuur," aldus hoogleraar William King. "Om de warmtestroom te regelen, ontwierpen we een specifiek warmtestroompad tussen het warme en koude gebied en creëerden we vervolgens een manier om het warmtestroompad te onderbreken wanneer gewenst".
De technologie is gebaseerd op de beweging van een vloeibare metalen druppel. De metalen druppel kan worden geplaatst om een warmtestroompad aan te sluiten. En andersom het warmtestroompad worden verwijderd om de warmtestroom te beperken.
De onderzoekers demonstreerden en modellerden de technologie in moderne elektronicasystemen. Aan de ene kant van de schakelaar was een warmtebron van een vermogenselektronica component en aan de andere kant van de schakelaar was er een vloeistofkoeling voor warmteafvoer. Toen de schakelaar was ingeschakeld, kon deze meer dan 10 W/cm2 aan warmte onttrekken. Zodra de schakelaar uitgeschakeld was, daalde de warmtestroom met bijna 100x.
De volgende stap is de schakelaar te integreren met vermogenselektronica op een printplaat. De onderzoekers verwachten later dit jaar een werkend prototype te hebben.
Schakelaars worden gebruikt om veel technische producten en technische systemen te bedienen. Op kleinere schaal worden elektrische schakelaars in de vorm van transistors gebruikt om elektronische apparaten aan of uit te zetten, of om logische signalen binnen een circuit te routeren.
Ingenieurs hebben lang gezocht naar een schakelaar voor warmtestromen, vooral in elektronicasystemen waar het regelen van warmtestromen de prestaties en betrouwbaarheid van een systeem aanzienlijk kan verbeteren. Het creëren van een dergelijke thermische schakelaar staat echter voor grote uitdagingen.
Een warmtestroom komt voor wanneer je een gebied hebt met een hogere temperatuur dichtbij een gebied met een lagere temperatuur," aldus hoogleraar William King. "Om de warmtestroom te regelen, ontwierpen we een specifiek warmtestroompad tussen het warme en koude gebied en creëerden we vervolgens een manier om het warmtestroompad te onderbreken wanneer gewenst".
De technologie is gebaseerd op de beweging van een vloeibare metalen druppel. De metalen druppel kan worden geplaatst om een warmtestroompad aan te sluiten. En andersom het warmtestroompad worden verwijderd om de warmtestroom te beperken.
De onderzoekers demonstreerden en modellerden de technologie in moderne elektronicasystemen. Aan de ene kant van de schakelaar was een warmtebron van een vermogenselektronica component en aan de andere kant van de schakelaar was er een vloeistofkoeling voor warmteafvoer. Toen de schakelaar was ingeschakeld, kon deze meer dan 10 W/cm2 aan warmte onttrekken. Zodra de schakelaar uitgeschakeld was, daalde de warmtestroom met bijna 100x.
De volgende stap is de schakelaar te integreren met vermogenselektronica op een printplaat. De onderzoekers verwachten later dit jaar een werkend prototype te hebben.
