Telefoni, veicoli elettrici e altri dispositivi che si surriscaldano potrebbero presto avere un nuovo potente strumento per mantenerli freschi. Gli ingegneri dell’Università di Houston hanno sviluppato una nuova tecnica di gestione termica che funziona come un “diodo termico”, consentendo al calore di fluire in una sola direzione. Radicata in un concetto chiamato livellamento termico, l’invenzione è stata sviluppata dal pluripremiato professore di ingegneria di fama internazionale Bo Zhao presso il Cullen College of Engineering e dalla sua studentessa di dottorato Sina Jafari Ghalekohneh. La nuova tecnologia potrebbe teoricamente prolungare la durata della batteria e prevenire il surriscaldamento aiutando l’elettronica a tenere sotto controllo i punti caldi. È stato pubblicato Nella ricerca sull’esame fisico.
Gli attuali smartphone e dispositivi elettronici portatili spesso lottano con il calore perché i materiali tradizionali consentono all’energia termica di muoversi liberamente in tutte le direzioni. Ciò significa che il calore interno delle batterie o dei processori può persistere o addirittura rifluire nei componenti, causando temperature estreme, prestazioni ridotte e un’usura più rapida della batteria. Il nuovo design del diodo termico modifica questa dinamica spingendo il calore in avanti e bloccando il flusso di calore inverso, offrendo agli ingegneri un modo più preciso per regolare la temperatura all’interno dei dispositivi.
Come funziona il diodo termico?
Invece di fare affidamento su materiali tradizionali che consentono al calore di muoversi liberamente, il gruppo di ricerca ha creato strutture utilizzando materiali semiconduttori sotto un campo magnetico che modificano il modo in cui l’energia si muove a livello microscopico. Questa disposizione crea un percorso termico unidirezionale, proprio come un diodo elettrico consente alla corrente di fluire in una direzione. Tutto ciò dirige il calore lontano dalle aree sensibili e ne impedisce il ritorno.
Controllando il flusso di calore radiativo in questo modo, la tecnologia offre una nuova forma di gestione termica che potrebbe ridurre il rischio di surriscaldamento di telefoni, veicoli elettrici, satelliti e persino sistemi di intelligenza artificiale ad alte prestazioni in cui la generazione di calore è un serio problema di progettazione. Prima di questa innovazione, il surriscaldamento spesso limitava la durata della batteria e l’affidabilità del dispositivo, mentre le temperature estreme potevano addirittura accelerare il degrado della batteria. Il diodo termico può mantenere i componenti importanti a una temperatura confortevole anche in caso di utilizzo intenso o ambienti caldi.
Attualmente il diodo termico esiste principalmente in modelli e simulazioni computerizzate, ma i ricercatori stanno cercando di creare prototipi reali per dimostrare che funziona fuori dal laboratorio. Se funzionerà come previsto, la tecnologia potrebbe aiutare a mantenere i dispositivi più freschi e più sicuri allontanando il calore dalle parti sensibili, migliorando l’affidabilità e la durata della batteria. Ciò non vale solo per gli smartphone. Potrebbe anche avvantaggiare i veicoli elettrici, i satelliti e altri dispositivi elettronici che lottano contro il surriscaldamento. Anche se potrebbero volerci diversi anni per raggiungere i prodotti di uso quotidiano, la svolta offre un nuovo modo promettente per superare uno dei problemi più comuni della tecnologia: il calore eccessivo.
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