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用于移动电子的新型柔性冷却装置

2018-05-14
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由于该系统采用柔性聚合物薄膜制造,因此可适用于复杂曲率或移动表面的设备。

em一组研究人员基于电热效应首次演示了固态冷却装置。这种薄型灵活设备可以保持智能手机和笔记本电脑的冷却并防止过热。 / em

加利福尼亚州洛杉矶加州大学洛杉矶分校的工程师和科学家Henry Samueli工程与应用科学学院和SRI International是一家非营利性研究和开发组织,创建了一种薄型柔性设备,可以保持智能手机和笔记本电脑的冷却并防止过热。

该系统的灵活性也意味着它最终可用于可穿戴电子设备,机器人系统和新型个性化冷却系统。这是基于电热效应的固态冷却装置的首次演示 - 这是电场施加于材料时温度变化的现象。该研究于9月15日在科学杂志上发表。

加州大学洛杉矶分校和SRI研究人员设计的方法非常节能。它采用薄的聚合物薄膜,将热量从热源(通常为电池或处理器)转移到“散热器”,并通过打开和关闭电压来交替触点。由于聚合物薄膜具有弹性,该系统可适用于复杂曲率或移动表面的设备。

“我们的想法是设计一个个性化的冷却系统,”加州大学洛杉矶分校的材料科学与工程教授兼该研究的首席研究员齐秉培说。 “例如,一个积极的散热垫可以让一个人在热门办公室舒适,从而降低建筑空调的用电量。或者它可以放在鞋垫或帽子里,以保持跑步者在炎热的南加州阳光下舒适。这就像个人空调。“

一个主要的应用可能是移动和可穿戴电子产品。正如大多数智能手机和平板电脑用户所知道的,设备在使用时往往会升温,尤其是在视频流等功耗密集的应用中。因此,尽管这些设备是采用内部金属散热器制造的,旨在将热量从电池和计算机处理器中吸走,但它们仍然会过热,甚至会导致它们关闭。过度的热量会随着时间的推移损坏设备的部件。

这种过热倾向仍然是工程师面临的一项重大挑战,并且随着预期引入更灵活的电子设备,研究人员和设备制造商正在努力解决这个问题。空调和冰箱等大型设备中的冷却系统使用蒸汽压缩过程,对于移动式电子设备来说太大了。 (对于智能手机和可穿戴技术来说,它们也是不切实际的,因为它们使用化学冷却剂,这是一种环境危害。)

SRI研究工程师Roy Kornbluh表示:“不使用强效温室气体化学制冷剂的实用高效冷却系统的发展变得越来越重要,因为发展中国家增加了空调的使用。

UCLA-SRI系统相对于另一种先进型冷却系统(称为热电冷却器)具有某些优势,这些冷却系统需要昂贵的陶瓷材料,其冷却能力尚未达到蒸汽压缩系统的要求。

裴表示,该发明的其他潜在应用可能包括用于治疗伤害的柔性垫,或降低科学家和消防员使用的热像仪以及夜视装置等热应用中的热噪声。

这项研究的主要作者是加州大学洛杉矶分校博士后研究员马俊军和博士生张紫阳,他们都是裴氏研究小组的成员。其他作者是加州大学洛杉矶分校研究生Kwing Tong; SRI研究工程师David Huber;加州大学洛杉矶分校机械和航空航天工程教授Yongho Sungtaek Ju。

该研究得到了能源部高级研究计划署能源部和空军科学研究办公室的支持。研究人员已经提交了该设备的美国专利申请。

出版物:Rujun Ma等人,“静电驱动的高效电热冷却”,Science 15 Sep 2017:Vol。 357,Issue 6356,第1130-1134页; DOI:10.1126 / science.aan5980

来源:马修钦,加州大学洛杉矶分校新闻