РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Рубашка для радиатора: Теплообмен на пределе

С приходом лета проблема перегрева двигателей, компьютеров и прочей техники встает особенно остро. Кто бы сейчас отказался от покрытия, позволяющего отводить тепло гораздо эффективнее?
Тэги:
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Исследователи из Университета штата Орегон разработали новый способ нанесения наноструктурных покрытий, делающий теплообмен гораздо более эффективным. Метод может быть применен как при производстве высокотехнологичных устройств, так и для промышленного отопления и охлаждения.

Проблема чрезмерного нагревания (а иногда и охлаждения) механических и электронных устройств стоит со времен промышленной революции. Трудно представить себе автомобиль без радиатора, а бытовой холодильник или кондиционер без теплообменника. Проблема отвода тепла ограничивает функциональность многих современных устройств — от портативных компьютеров до радиолокационных систем.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

На процесс кипения жидкости влияют следующие свойства теплообменной поверхности:

1. Наличие микро- и наноразмерных трещин и неровностей, необходимых для начала нуклеации — первой стадии фазового перехода (в данном случае — жидкость-газ).

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

2. Пористость, за счет которой приток жидкости может сохранять участки нуклеации активными.

3. Наличие выступов, которые создают области более активного кипения.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

При нанесении на теплообменные поверхности покрытия на основе оксида цинка, который образует наноразмерные структуры, внешне напоминающие цветы, эффективность теплопередачи возрастает за счет развитой поверхности и действующих на ней капиллярных сил.

В ходе эксперимента исследователи наносили разработанное покрытие на пластинки из алюминия, меди и кремния — наиболее часто используемых для охлаждения электроники материалов. Пластинки нагревали дистиллированную воду в теплоизолированной (чтобы минимизировать влияние теплообмена с окружающей средой) камере. Потери тепла составили около 1,5% от мощности нагревателя. Измеряя температуры пластинки и воды, исследователи выявили зависимость теплового потока от перегрева поверхности (т.е. разницы между фактической температурой пластинки и точкой кипения воды). В результате критический тепловой поток для наноструктурированных поверхностей примерно в 4 раза превысил значение, полученное для «чистых» материалов, а их коэффициент теплопередачи возрос в 10 раз.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

«Для исследованных нами образцов теплоотдача приближалась к теоретическому пределу. Это очень хороший результат», — говорит Терри Хендрикс (Terry Hendricks), руководитель проекта.

В качестве теплоносителя может выступать как вода, так и другие жидкости с лучшими охлаждающими характеристиками. Улучшение теплообмена, достигнутое путем модификаций структуры поверхности материала, может быть использовано как в миниатюрных устройствах, так и в крупных промышленных системах. Существенным преимуществом технологии является недорогой метод нанесения подобных покрытий — осаждение наноматериалов при помощи микрореактора (Microreactor-assisted nanomaterial deposition — MAND).

Ну а пока наши компьютеры, кондиционеры и прочая домашняя электроника ждут систем охлаждения на основе новой технологии, их владельцы могут испробовать гораздо более приятный способ освежиться — отведать мороженого. И даже попробовать приготовить его самостоятельно, как описано в статье «Холодное наслаждение: Кулинария как точная наука».

По пресс-релизу OSU

Загрузка статьи...