Skacząca woda schłodzi komputery

Na Duke University stworzono prototyp diody termicznej, który zachowuje zalety takich urządzeń, a jednocześnie nie ma ich wad. Może stać się ona podstawą do stworzenia technologii, które znacznie udoskonalą zarówno ogniwa słoneczne jak i laptopy.

Dioda termiczna to urządzenie, które przewodzi ciepło tylko w jedną stronę. Pozwala zatem np. na odprowadzenie ciepła z danego kierunku i jednocześnie działa jak izolator, uniemożliwiając powrót energii cieplnej.

Dioty termiczne są produkowane z ciał stałych, jednak najbardziej efektywne są diody, które działają dzięki zjawisku zmiany fazy, polegające na parowaniu i skraplaniu. Diody zmiennofazowe odprowadzają nawet 100-krotnie więcej ciepła niż diody z ciał stałych. Jednak mają dwa poważne ograniczenia, które powodują, iż nie nadają się do wszystkich zastosowań. Po pierwsze, ich działanie zależy od grawitacji, po drugie zaś - muszą mieć kształt tuby. To wyklucza użycie zmiennofazowych diod np. w elektronice przenośnej, gdyż powinny tam działać niezależnie od orientacji urządzenia. Nie nadają się też np. do stosowania z panelami słonecznymi, ponieważ tam przydałyby się diody o dużych powierzchniach.

Profesor Chuan-Hua Chen z Duke University i jego zespół postanowili wykorzystać krople wody, które odskakują z powierzchni superhydrofobowych i przemieszczają się w stronę powierzchni superhydrofilowych. Przed kilkunastoma miesiącami to właśnie Chen jako pierwszy sfilmował zachowanie kropli wody na powierzchniach superhydrofobowych. Okazało się, że krople dosłownie odskakują z takich powierzchni.

Naukowcy przeprowadzili obecnie eksperyment, w ramach którego naprzeciwko materiału superhydrofobowego umieścili materiał superhydrofilowy.

Gdy powierzchnia superhydrofobowa jest chłodniejsza od superhydrofilowej zachodzi bardzo efektywny proces transportu ciepła, przypominający pocenie się, które odbiera ciepło z organizmu. Natomiast gdy materiał superhydrofobowy jest cieplejszy, transport ciepła zostaje zablokowany, a całość zachowuje się jak okno z dwiema szybami. Jako, że skaczące kropelki są niezwykle małe, wpływ grawitacji na nie jest pomijalny. A to oznacza, że urządzenia korzystające z takiej diody mogą być zorientowane w dowolnym kierunku - mówi Chen. Co więcej, taką diodę można łatwo skalować, zatem można będzie budować zarówno diody do chłodzenia smartfonów, jak i takie, które trafią na dachy budynków.