Små kapsler, der forvandler sig på et øjeblik, kan være nøglen til at udvikle mindre elektronik
Vores telefoner og elektroniske enheder kan snart blive mindre og slankere uden risiko for overophedning takket være mikrokapsler, der forvandler sig på et øjeblik.
Dr. Goran Vladisavljevic, fra Loughborough University, og et team af forskere har designet og fremstillet mikrokapsler fyldt med "faseændringsmaterialer" (PCM'er), der absorberer varme ved at vende fra et fast stof til en væske, når temperaturen er forhøjet.
Artiklen, med titlen "Lego-Inspired Glass Capillary Microfluidic Device:A Technique for Bespoke Microencapsulation of Phase Change Materials," er udgivet i ACS Applied Materials and Interfaces .
Kapslerne – som er omkring 0,2 mm brede og ikke kræver en energikilde – kan bruges til at absorbere betydelige mængder varme, som ellers ville blive overført til elementer i elektroniske enheder.
De kan genbruges i det uendelige uden at miste deres effektivitet, siger Dr. Vladisavljevic, da når temperaturen falder, størkner de spontant og "nulstilles."
Han forklarede, "Mikrokapslerne er afhængige af et naturligt fænomen med smeltning og krystallisation forårsaget, når den omgivende temperatur er over eller under smeltetemperaturen for faseændringsmaterialet.
"Antag, at overophedning sker over 80°C. Når temperaturen i en enhed overstiger 80°C, vil varmeenergi blive absorberet af kapslerne, når faseændringsmaterialet går fra fast til flydende.
"Når temperaturen sænkes til under 80°C, vil den lagrede energi blive frigivet langsomt, efterhånden som faseændringsmaterialet begynder at størkne.
"Målet er at undertrykke temperaturspidser i elektroniske dele og batteripakker under belastningstoppe, for eksempel i korte perioder med maksimalt strømforbrug."
Andre forskere har tidligere været i stand til at skabe PCM-holdige mikrokapsler, men de metoder, der blev brugt til at skabe dem, involverede komplekse, svære at gentage kemiske processer, hvilket resulterede i uensartede mikrokapsler.
Dr. Vladisavljevic og teamet har udviklet en unik, meget reproducerbar, automatisk proces, der producerer ensartede mikrokapsler ved hjælp af UV-lys og en speciel mikrofluidisk enhed - hvis design var inspireret af Lego-klodser.
Enheden – fremstillet ved Loughborough University ved hjælp af en automatiseret computerproces – producerer ensartede dråber af PCM'er indesluttet i en væskeskal.
Denne skal hærder på flere sekunder, når den udsættes for UV-lys, hvilket resulterer i solide kapsler.
Ved hjælp af denne unikke proces kan kapsler fremstilles med forskellige størrelser, tykkelser og typer af PCM-materiale, alt efter hvad der er behov for, siger Dr. Vladisavljevic. De kan endda gøres magnetiske, hvilket betyder, at de kan flyttes rundt i en enhed, hvor der er mest brug for dem.
Dr. Vladisavljevic sagde:"Der er en global appetit på mindre elektroniske enheder, men en barriere for deres udvikling er den varme, der produceres fra elektriske strømme, der strømmer gennem enhedernes integrerede kredsløb. Denne forskning præsenterer en løsning.
"Kapslerne kunne bruges til at køle elektroniske enheder, såsom smartphones eller bærbare computere, og kunne endda bruges til at køle batterier eller solenergigeneratorer.
"Kapslerne er blevet testet for mekanisk stabilitet ved University of Birmingham og for holdbarhed ved Karlsruhe Institute of Technology i Tyskland.
"Vi er glade for at udvikle kapslerne yderligere og håber at teste dem i industrien i den nærmeste fremtid."
Flere oplysninger: Sumit Parvate et al., Lego-inspireret glaskapillær mikrofluidisk enhed:En teknik til skræddersyet mikroindkapsling af faseændringsmaterialer, ACS-anvendte materialer og grænseflader (2023). DOI:10.1021/acsami.3c00281
Journaloplysninger: ACS-anvendte materialer og grænseflader
Leveret af Loughborough University
Varme artikler
-
Nyt materiale kan spare tid og penge inden for medicinsk billeddannelse og miljøsaneringHumphrey og hans team er ved at udvikle oliepinde til papir, der hurtigt og billigt kan identificere en lang række kemikalier i en ukarakteriseret prøve. Hvert kemikalie producerer en unik otte-faktor -
Vand kan være nøglen til at forstå sødmeKredit:American Chemical Society Et tranebær, honning eller en slikbar - hvad smager sødest? Disse fødevarer indeholder sukkerarter, som mennesker kan opfatte forskelligt. Et tranebær virker syrli -
Udnyttelse af solen til at tackle fattigdomKredit:CC0 Public Domain Et genanvendeligt hygiejnebind, der potentielt kan dræbe op til 99,9% af bakterierne, når det udsættes for sollys, er ved at blive udviklet af forskere ved Cardiff Univers -
Den første mekanosyntese af en molekylær krystal med en borromeisk topologiRepræsentation af det supramolekylære borromeiske netværk opnået af Politecnico di Milano -forskerne. Kredit:Politecnico di Milano Det prestigefyldte tidsskrift Chem har offentliggjort den først
- Kobber Vs. "Silver Wire Conductivity
- Hvordan virker et psykrometer?
- Forskningsopdagelse kan revolutionere fremstilling af halvledere
- DNA-strenge skaber de mindste smileys
- Hvordan mikroplast i jorden bidrager til miljøforurening
- Øget kørestolsindsats viser en beundringsværdig respekt for uafhængighed