ЭкоТехника в Facebook Экотехника в Telegram ЭкоТехника в Twitter



Охлаждение мобильного телефона

Практически все электронные гаджеты ощутимо нагреваются в процессе интенсивного использования. Если тепло не отводить своевременно, это может замедлить скорость работы устройства, повредить его компоненты или даже привести к взрыву или возгоранию аккумулятора. Решая эту проблему группа ученных из Университета Уханя и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе разработали универсальную, эффективную и недорогую технологию утилизации тепла за счет гидрогелевой пленки, которая способна не только быстро снижать температуру устройства, но и преобразовывать его тепло в электроэнергию. Результаты исследований были опубликованы в журнале «Nano Express».

Конфликт между отводом тепла и преобразованием его в электроэнергию

Многие компоненты электронного оборудования, в том числе батареи, светодиоды и микропроцессоры, в ходе своей нормальной работы выделяют тепло. Если со временем оно не рассеивается, может возникать перегрев, приводящий к снижению эффективности, точности, чувствительности и срока службы электроники.

В настоящее время для достижения эффективного отвода тепла обычно добавляют вспомогательное оборудование, такое как вентиляторы или охлаждающие жидкостные насосы, что также приводит к дополнительным затратам энергии.

Традиционные методы рекуперации тепла, например – термоэлектрические модули, обычно увеличивают тепловое сопротивление системы, что, в свою очередь, затрудняет задачу по отводу тепла и приводит к еще большему повышению температуры основных компонентов.

До сих пор ученые добивались эффективного рассеивания тепла и конвертации отработанного тепла в электричество по отдельности, но не могли одновременно реализовать эти два конфликтующих процесса в одной и той же системе.

Умный гидрогель

В ходе своей работы исследователи создали новый тип гидрогеля, в основе которого содержалась специально ионизированная вода и полиакриламид. Пленка из такого материала получила два важных тепловых свойства. Во-первых, она может поддерживать собственный уровень влажности, что решает проблему высыхания в открытых условиях окружающей среды. Во-вторых, при повышении температуры, гидрогелевая пленка испаряется и теряет часть воды, но когда температура падает, она поглощает влагу из воздуха, чтобы восстановить свое первоначальное состояние.

Преобразование тепла в электроэнергию в электронных устройствах

Разумеется, эти тепловые свойства отвечают только функциональным требованиям для быстрого рассеивания тепла. Но фактически, когда гидрогель подвергается воздействию тепла, ионы в нем задействуются в качестве переносчиков заряда между электродами и тем самым генерируют электрический ток.

Таким образом, вода и ионы новом «интеллектуальном гидрогеле» проходят два независимых термодинамических цикла. Эта тщательно продуманная схема обратимости не только решает проблему быстрого охлаждения электронных устройств, но и максимально рекуперирует избыточное тепло.

Для проверки жизнеспособности идеи ученые наложили на мобильный телефон гидрогелевую пленку толщиной 2 мм. В ходе быстрого разряда батареи было замечено, что ее температура упала на 20° C, при этом выработалось 5 мкВт электроэнергии, чего достаточно, например, для питания системы охлаждения. Также выяснилось, что уровень ионизации и толщина гидрогеля обеспечивают точную настройку времени испарения и регенерации воды.

Исследователи уверены, их работа доказывает огромный потенциал технологии в реализации одновременного охлаждения электронных устройств и преобразования отработанного тепла в электрическую энергию, что приведет к созданию нового энергоэффективного и дешевого оборудования.

Читайте также:

Источник: acs.org


А вы что думаете по этому поводу? Дайте нам знать – напишите в комментариях!



Понравилась статья? Поделитесь ею и будет вам счастье!

Смотрите еще интересные материалы:

Присоединяйтесь к нам!

 

Авторизоваться