Um papel compartilhado em Células Relatórios Ciências Físicas sugere que o revestimento de dissipadores de calor com hidrogéis oferece um benefício “significativo” ao resfriamento passivo. O artigo destaca o teste de uma bateria térmica de umidade (MTB) à base de hidrogel para gerenciamento térmico passivo de eletrônicos, como um FET de 100 W e uma CPU Intel Core i5-4690 de 84 W. Os resultados dos testes são encorajadores, com o MTB fazendo com que os componentes eletrônicos funcionem aproximadamente 15°C mais frios do que um dissipador de calor sozinho. As advertências se aplicam, naturalmente.
No preâmbulo da discussão da pesquisa, os cientistas da Universidade da Califórnia nos lembram que a refrigeração eletrônica é um negócio necessário, mas caro, com os principais custos sendo o uso de energia e água e o impacto ambiental do uso desses recursos. Se o resfriamento passivo puder ser melhorado, pode ser um grande benefício na redução dessas despesas gerais.
Os revestimentos de hidrogel resfriam de maneira semelhante à forma como um animal transpira. Os cientistas explicam que, quando a eletrônica está sob carga, o hidrogel libera água que evapora para criar um efeito de resfriamento. Quando os componentes eletrônicos estão inativos, isso permite que o hidrogel recarregue seu conteúdo de umidade, preparando-se para a próxima carga de trabalho.
A partir dessa descrição, você provavelmente pode perceber que o resfriamento de hidrogel é uma ótima opção para aplicações com cargas de trabalho cíclicas. Os cientistas dão exemplos de uma torre de celular 5G e um data center, ambos com ciclos de alta carga para baixa carga de 12 horas.
Os testes foram concluídos com o já mencionado FET de 100 W e CPU Intel de 84 W e, em ambos os casos, o desempenho de resfriamento MTB é “significativamente maior do que os métodos de resfriamento passivo relatados anteriormente”. Os testes de comparação foram executados em uma temperatura ambiente de 22°C e umidade relativa (UR) de 70%. O delta de 15°C parece uma melhoria muito valiosa. A umidade ajuda a recarregar o MTB entre as cargas térmicas aplicadas. Portanto, funcionaria particularmente bem nos trópicos – locais como Flórida, Hong Kong, Cingapura, Taiwan etc. – onde a umidade relativa pode ser de 80 a 90%.
Em situações em que o MTB não é suficiente por conta própria, ele pode ser aproveitado em soluções híbridas juntamente com tubos de calor, câmaras de vapor ou circuitos de circulação de líquidos. No entanto, existem maneiras de ajustar o MTB para seu caso de uso específico. Por exemplo, o MTB responde positivamente ao ter uma área de superfície maior e um revestimento de hidrogel mais fino, onde as restrições de projeto permitem. Outra coisa a favor do MTB é que os cientistas afirmam que é uma solução escalável, com um preço relativamente baixo de US$ 12 por unidade.
Os cientistas concluem que as aplicações ideais para o MTB estão no “gerenciamento térmico para chips 5G, baterias de energia, servidores/data centers e optoeletrônicos”. O uso do dispositivo seguindo a natureza cíclica ideal necessária para a recarga de água MTB da umidade pode se adequar ao uso de um dispositivo como um HTPC. Mas isso ainda está claramente em fase de teste.
Gostaríamos de ver um gráfico mostrando o que acontece se a carga de trabalho não seguir um ciclo suave, de modo que o hidrogel não consiga recarregar. Também seria interessante ver os resultados em consumos de energia mais altos, já que as CPUs modernas podem facilmente atingir 200 W ou mais. O hidrogel pararia de fornecer seu delta de 15 ° C ou até quebraria sob uma carga térmica prolongada? Estas são, talvez, questões para pesquisas futuras.