Existen muchos tipos de esquemas de enfriamiento de alta eficiencia, como el esquema de placa de enfriamiento por agua, el esquema de enfriamiento de chip de enfriamiento TEC y el esquema de diseño de placa VC o tubo de calor de alta potencia, pero este documento tiene como objetivo elaborar otro esquema de enfriamiento de alta eficiencia.
Palabras clave
Refrigeración de alta eficiencia
Transistores térmicos electroquímicos de estado sólido
Contenido del artículo
Con el desarrollo de la industria moderna, cada vez más dispositivos necesitan trabajar para generar una gran cantidad de calor. Para que estos componentes electrónicos funcionen de manera estable y confiable, el calor debe disiparse. Por ejemplo, en nuestra vida real, dispositivos como computadoras portátiles y teléfonos móviles se calientan y requieren una solución de enfriamiento. Sin embargo, ni el esquema de disipación de calor de tubo de calor ni el esquema de disipación de calor de placa de enfriamiento de agua tienen una nueva tecnología con alta eficiencia de disipación de calor.
La idea de utilizar electricidad para controlar el calor se ha probado durante la última década, lo que dio lugar al transistor térmico electroquímico, un dispositivo que puede regular el flujo de calor con una señal eléctrica. Los transistores térmicos líquidos ampliamente utilizados en la actualidad sufren un grave defecto: las fugas pueden hacer que el dispositivo deje de funcionar. En la última investigación, un equipo de proyecto dirigido por el profesor Hiromichi Ohta del Instituto de Ciencias Electrónicas de la Universidad de Hokkaido desarrolló el primer transistor térmico electroquímico de estado sólido, que es más estable y confiable que los transistores térmicos líquidos. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Advanced Functional Materials. “Un transistor térmico se compone principalmente de dos materiales, el material activo y el material de conmutación. El material activo tiene una conductividad térmica variable (κ), y el material de conmutación se utiliza para controlar la conductividad térmica del material activo”, explicó el profesor Hiromichi Ohta. El transistor térmico está construido sobre un sustrato de circonio estabilizado con itria que también sirve como material de conmutación, con óxido de estroncio y cobalto como material activo y electrodos de platino que proporcionan la electricidad necesaria para el transistor.
El estudio encontró que la conductividad térmica del material activo en el estado "encendido" era comparable a la de algunos transistores térmicos líquidos. Además, la conductividad térmica del material activo en el estado "encendido" es cuatro veces mayor que en el estado "apagado". Además, el transistor se mantuvo estable después de 10 ciclos, superando a algunos transistores térmicos líquidos utilizados actualmente. El equipo probó en más de 20 transistores térmicos de estado sólido fabricados individualmente, asegurando resultados reproducibles. El principal obstáculo para el desarrollo actual de transistores térmicos prácticos es la alta temperatura de funcionamiento del material de conmutación, que es de aproximadamente 300 °C. "Nuestros hallazgos sugieren que los transistores térmicos electroquímicos de estado sólido tienen el potencial de ser comparables a los transistores térmicos electroquímicos líquidos, sin ninguna limitación. El principal obstáculo para el desarrollo de transistores térmicos prácticos es la alta resistencia eléctrica del material de conmutación, por lo que la reducción de su temperatura de funcionamiento será un foco de nuestra investigación futura.