Solução inovadora de resfriamento para eletrônicos desenvolvida pelo IIT Madras e pela Universidade Khalifa — Transcontinental Times

Aug 08, 2023

O advento da segunda Era Espacial da Índia trouxe inovações tecnológicas impressionantes e uma tendência notável para a miniaturização de componentes eletrônicos.

ÍNDIA:Num avanço significativo no sentido do avanço da gestão de calor para dispositivos electrónicos em miniatura, o Instituto Indiano de Tecnologia Madras (IIT Madras) e a Universidade Khalifa nos Emirados Árabes Unidos desenvolveram em conjunto uma solução de arrefecimento inovadora com aplicações potenciais na tecnologia espacial e não só.

Esta inovação, com foco em trocadores de calor de minicanais, foi publicada na conceituada revista Applied Thermal Engineering.

O esforço de pesquisa colaborativa resultou em um artigo de coautoria do Professor S. Vengadesan do Departamento de Mecânica Aplicada e Engenharia Biomédica do IIT Madras, juntamente com seu aluno de pesquisa R. Vishnu, e as contribuições do Dr. da Universidade Khalifa.

O advento da segunda era espacial da Índia trouxe inovações tecnológicas impressionantes e uma tendência notável para a miniaturização de componentes electrónicos. Esta miniaturização levou à criação de funcionalidades avançadas, como exemplificado pela missão Chandrayaan-3 em curso.

No entanto, a crescente dependência de componentes electrónicos miniaturizados, tanto em missões espaciais como em electrónica de consumo, levou a um problema consequente de geração significativa de calor.

Processadores de computação de alto desempenho, por exemplo, podem gerar mais de 200–250 watts de potência, culminando em cargas de calor que podem chegar a 1 quilowatt.

Como resultado, a gestão eficiente deste calor torna-se uma preocupação crítica. Os sistemas de refrigeração líquida, particularmente dissipadores de calor de micro e minicanais, surgiram como uma abordagem viável para dissipar o calor em tais sistemas.

A solução inovadora apresentada pelos pesquisadores do IIT Madras e da Universidade Khalifa gira em torno do conceito de introdução de eletrodos de placas finas em minicanais para interromper a dinâmica do fluxo. Esta interrupção leva à criação de fluxos turbulentos e vórtices nos limites do canal, aumentando significativamente a eficiência da transferência de calor.

A equipe aproveitou métodos computacionais para simular intrincados fluxos de fluidos tridimensionais, mostrando como esses fluxos caóticos controlados perturbam o fluxo convencionalmente suave ao longo das paredes do canal, resultando em taxas de transferência de calor significativamente melhoradas.

O que diferencia esta abordagem é a aplicação de um campo elétrico delicado para induzir o fluxo turbulento desejado dentro dos minicanais. Isto não só garante a segurança operacional, mas também minimiza o consumo de energia. As aplicações desta pesquisa pioneira são de longo alcance, especialmente no domínio da gestão térmica electrónica para tecnologia espacial.

Os vórtices acionados eletricamente gerados por este projeto engenhoso eliminam a necessidade de alterações geométricas adicionais. Além disso, a ausência de peças móveis garante uma operação livre de vibrações, necessitando de manutenção mínima.

Uma vantagem distinta desta abordagem reside na sua natureza operada eletricamente, que permite controle inteligente e respostas rápidas a condições variáveis. Como prova do seu compromisso, a equipa de investigação pretende refinar ainda mais o design, explorando diferentes posições e orientações dos eléctrodos.

Além disso, o mecanismo revelado neste estudo apresenta potencial para avançar a ebulição de filmes finos, apresentando uma oportunidade para estender a aplicação deste projeto a sistemas de transferência de calor bifásicos.

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Formado em engenharia mecânica, escreve sobre ciência, tecnologia e esportes, ensina física e matemática, também joga críquete profissionalmente e é apaixonado por musculação.