Ученые из САНКЕНА (Институт научных и промышленных исследований) Университета Осаки, Национального технологического колледжа Оита и Токийского политехнического университета продемонстрировали улучшенное пассивное конвективное охлаждение с использованием целлюлозных нановолокнистых пленок, разработанных на основе киригами, традиционной формы дизайна бумаги, похожей на оригами. Разница по сравнению с оригами заключается в том, что, помимо складывания, киригами также включает в себя разрезание бумаги. Эта работа может позволить небольшим гибким электронным устройствам работать без перегрева.
По мере того как производители компьютеров пытаются встроить все больше транзисторов в свои миниатюрные микросхемы, проблема удаления отработанного тепла становится все более актуальной. Обычные пассивные системы охлаждения, использующие конвективный поток воздуха вокруг металлических радиаторов, часто громоздки и жестки. Однако многим небольшим носимым электронным устройствам вскоре могут потребоваться более дешевые и гибкие методы рассеивания тепла.
Теперь команда исследователей во главе с Университетом Осаки обнаружила, что обработанные целлюлозные нановолокнистые пленки, вырезанные в стиле киригами, могут значительно улучшить функциональность охлаждения. Растягивая простой узор киригами «сетчатое украшение», называемый амикадзари, разрезы в пленке могут открываться в широкие отверстия, которые пропускают воздух через них. Эти пленки киригами по умолчанию обладают лучшими охлаждающими свойствами, чем неразрезанные пленки, но нанесение на них воздушного потока значительно улучшает охлаждающую способность. Используя пленки, вырезанные лазером на основе традиционных конструкций, команда провела испытание на рассеивание тепла с помощью облученного света на почерневшей от графита области и наблюдала резкую разницу в максимальной температуре между пленкой киригами и неразрезанной пленкой под потоком воздуха. «Мы также разработали» холодные «источники света, создав порошковые электролюминесцентные устройства, которые обычно подвержены перегреву, поверх пленок из нановолокна целлюлозы», — говорит ведущий автор Кодзиро Уэтани.
В результате тепловое сопротивление было уменьшено примерно до одной пятой от того, что было без системы киригами. «Концепция рассеивания тепла киригами позволяет создавать новые тепловые конструкции с использованием различных пленочных материалов в качестве компонентов для рассеивания тепла и, как ожидается, вдохновит широкий спектр новых охлаждающих устройств и методов для использования в электронике следующего поколения»,-говорит старший автор Масая Ноги. В частности, это исследование может помочь в разработке следующего поколения носимых устройств, поскольку они создают сложные проблемы для громоздкости и негибкости текущих охлаждающих материалов.
