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Miércoles, 8 agosto 2012
Ciencia de los Materiales

Duplicar mediante la rugosidad de una superficie la transferencia de calor en ciertos sistemas de disipación

Mediante un nuevo análisis de texturas de superficies se podría mejorar la transferencia de calor en dispositivos muy diversos, que van desde chips de ordenador hasta centrales eléctricas.

Los sistemas de enfriamiento que usan un líquido que cambia de fase (como por ejemplo agua que hierve sobre una superficie) pueden desempeñar un papel importante en muchas tecnologías en desarrollo, incluyendo a sistemas de concentración de energía solar y microchips avanzados. Pero alcanzar un conocimiento profundo sobre cómo exactamente funcionan esos sistemas y qué tipos de superficies maximizan la transferencia de calor, no ha sido posible hasta ahora.

En un estudio reciente, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, han comprobado que dotar a una superficie con una textura rugosa relativamente simple, trabajada a microescala, puede aumentar de modo espectacular (hasta más del doble) la transferencia de calor.

Este enfoque podría resultar mucho menos complejo y más duradero que las estrategias que mejoran la transferencia de calor creando texturas trabajadas a escala nanométrica. La nueva investigación también proporciona un marco teórico para analizar el comportamiento de tales sistemas, indicando el camino a seguir para obtener mejoras aún mayores.

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La disipación de calor es un problema importante en muchos campos, especialmente en la electrónica. El uso de líquidos que cambian de fase para transferir el calor lejos de una superficie ha sido un área de gran interés durante muchas décadas. Pero hasta ahora no se había conseguido una buena comprensión de los parámetros que determinan cómo diferentes materiales, y especialmente la textura de la superficie, pueden afectar a la eficiencia de la transferencia de calor. Debido a la complejidad del proceso de cambio de fase, sólo recientemente se ha alcanzado una capacidad técnica apropiada de manipular superficies para optimizar el proceso, gracias a los avances en la microtecnología y la nanotecnología.

El equipo de Kuang-Han Chu, Ryan Enright y Evelyn Wang ha determinado que la razón por la que la rugosidad de la superficie aumenta grandemente la transferencia de calor es que mejora la acción capilar en la superficie, ayudando a mantener burbujas de vapor "clavadas" a la superficie de transferencia de calor, lo cual demora la formación de una capa de vapor que reduzca significativamente el enfriamiento.


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