Forskere udvikler varmekontakt til elektronik

Forskere ved University of Illinois i Urbana-Champaign har udviklet en ny teknologi til at tænde eller slukke for varmestrømme. Resultaterne blev offentliggjort i artiklen "Termisk switch i millimeterskala, flydende metaldråbe, ", der dukkede op i Anvendt fysik bogstaver .

Afbrydere bruges til at styre mange tekniske produkter og konstruerede systemer. Mekaniske kontakter bruges til at låse eller låse op døre, eller for at vælge gear i en bils transmissionssystem. Elektriske kontakter bruges til at tænde og slukke lyset i et rum. I mindre skala, elektriske kontakter i form af transistorer bruges til at tænde og slukke elektroniske enheder, eller til at dirigere logiske signaler inden for et kredsløb.

Ingeniører har længe ønsket en switch til varmestrømme, især i elektroniksystemer, hvor styring af varmestrømme væsentligt kan forbedre systemets ydeevne og pålidelighed. Der er imidlertid betydelige udfordringer ved at oprette en sådan varmekontakt.

"Varmestrøm opstår, når du har et område med højere temperatur nær et område med lavere temperatur, "sagde William King, Andersen-professor i Institut for Mekanisk Videnskab og Teknik og projektleder. "For at kontrollere varmestrømmen, vi konstruerede en bestemt varmestrømningsvej mellem den varme region og den kolde region, og skabte derefter en måde at bryde varmestrømningsvejen, når det ønskes. "

"Teknologien er baseret på bevægelsen af ​​en flydende metaldråbe, "sagde Nenad Miljkovic, Adjunkt i Institut for Mekanisk Videnskab og Teknik og projektleder. "Metaldråben kan placeres for at forbinde en varmestrømningsbane, eller flyttet væk fra varmestrømningsbanen for at begrænse varmestrømmen. "

Forskerne demonstrerede teknologien i et system modelleret efter moderne elektroniksystemer. På den ene side af kontakten var der en varmekilde, der repræsenterer den elektroniske komponent, og på den anden side af kontakten, der var væskekøling til fjernelse af varme. Da kontakten var tændt, de var i stand til at ekstrahere varme ved mere end 10 W/cm2. Da kontakten var slukket, varmestrømmen faldt med næsten 100X.

Udover King og Miljkovic, andre forfattere af papiret inkluderer Paul Braun, Racheff professor i materialevidenskab og teknik og direktør for materialeforskningslaboratorium; og kandidatstuderende Tianyu Yang, Beomjin Kwon og Patricia B. Weisensee (nu adjunkt ved Washington University i St. Louis) fra mekanisk videnskab og teknik og Jin Gu Kang og Xuejiao Li fra materialevidenskab og teknik.

King siger, at det næste trin for forskningen er at integrere kontakten med strømelektronik på et printkort. Forskerne vil have en fungerende prototype senere på året.