Схематична диаграма на праховото EL устройство, което излъчва светлина при ниски температури чрез разсейване на топлината чрез киригами и въздушна конвекция
(илюстрация: Kojiro Uetani et al., NPG Asia Materials)
Учени демонстрираха технология за ултра-ефективно пасивно конвективно охлаждане с помощта на филм от целулозни нанофибри, създаден на базата на киригами – традиционно японско изкуство за сгъване на хартия, подобно на оригами. Разликата в сравнение с оригами е, че при киригами освен сгъване се използва и рязане на хартията.
Новата разработка на учените от SANKEN (Институт за научни и индустриални изследвания) при Университета в Осака, Националния технологичен колеж в Оита и Политехническия университет в Токио може да даде възможност малки гъвкави електронни устройства да работят без прегряване.
Тъй като производителите на компютри се опитват да натикат все повече транзистори в своите миниатюрни джаджи, проблемът с отстраняването на излишната топлина става все по-належащ. Конвенционалните пасивни охладителни системи, които използват конвективен въздушен поток около метални радиатори, често са обемисти и твърди. Ала много от дребните носими електронни устройства скоро ще могат да разчитат на по-евтини, по-гъвкави методи за разсейване на топлината.
Екипът от изследователи, ръководен от Университета в Осака, установи, че филм от обработени целулозни нановлакна, изрязани в стила на киригами, могат значително да подобрят охлаждането. Учените са използвали семпъл модел на киригами за „декорация чрез мрежа”, наречен амиказари, но го „разтегнали”. Разрезите във филма могат да се отворят и да образуват широки дупки, които позволяват на въздуха да минава през тях.
Прилагайки лазерна технология за изрязване на отворите, базирани на традиционния дизайн, екипът извършил тест за разсейване на топлината, забелязвайки драматична разлика в максималната температура между киригами-филма и аналогично охлаждане с неразрязан филм.
„Ние също така разработихме „студени” източници на светлина, като създадохме прахови електролуминесцентни устройства, които обикновено са склонни към прегряване, върху филма от целулозни нановлакна”, казва водещият автор Коджиро Уетани, цитиран от TechXplore. Полученото термично съпротивление е намалено до около една пета от това, което е налице без системата киригами.
„Концепцията за разсейване на топлина чрез киригами-модел позволява нов вид проектиране на охлаждащите системи, с използване на различни филмови материали като компоненти за разсейване на топлината. Очаква се това да вдъхнови широка гама от нови охлаждащи устройства и методи за използване в електрониката от следващо поколение”, споделя старшият автор Масая Ноги.
По-конкретно това изследване може да помогне при разработване на следващото поколение носими устройства, тъй като те пораждат трудни предизвикателства за обемността и гъвкавостта на охлаждащите материали.