Innovative Kühllösung für Elektronik, entwickelt vom IIT Madras und der Khalifa University – Transcontinental Times

Aug 08, 2023

Der Beginn des zweiten Weltraumzeitalters in Indien hat beeindruckende technologische Innovationen und einen bemerkenswerten Trend zur Miniaturisierung elektronischer Komponenten hervorgebracht

INDIEN:Das Indian Institute of Technology Madras (IIT Madras) und die Khalifa University in den Vereinigten Arabischen Emiraten haben gemeinsam eine innovative Kühllösung mit potenziellen Anwendungen in der Raumfahrttechnik und darüber hinaus entwickelt, um einen bedeutenden Schritt zur Weiterentwicklung des Wärmemanagements für elektronische Miniaturgeräte zu machen.

Dieser Durchbruch, der sich auf Minikanal-Wärmetauscher konzentriert, wurde in der angesehenen Fachzeitschrift Applied Thermal Engineering veröffentlicht.

Das Ergebnis der gemeinsamen Forschungsanstrengungen war ein von Professor S. Vengadesan von der Abteilung für Angewandte Mechanik und Biomedizinische Technik des IIT Madras gemeinsam mit seinem Forschungsstudenten R. Vishnu verfasster Artikel sowie die Beiträge von Dr. Ahmed Alkaabi und Dr. Deepak Selvakumar von der Khalifa University.

Der Beginn des zweiten Raumfahrtzeitalters in Indien brachte beeindruckende technologische Innovationen und einen bemerkenswerten Trend zur Miniaturisierung elektronischer Komponenten. Diese Miniaturisierung hat zur Schaffung fortschrittlicher Funktionalitäten geführt, wie die laufende Chandrayaan-3-Mission zeigt.

Allerdings hat die zunehmende Abhängigkeit von miniaturisierten elektronischen Komponenten sowohl bei Weltraummissionen als auch in der Unterhaltungselektronik zu einem Folgeproblem der erheblichen Wärmeentwicklung geführt.

Hochleistungsrechnerprozessoren können beispielsweise eine Leistung von mehr als 200–250 Watt erzeugen, was zu einer Wärmebelastung von bis zu 1 Kilowatt führt.

Daher wird die effiziente Bewältigung dieser Wärme zu einem entscheidenden Anliegen. Flüssigkeitskühlsysteme, insbesondere Mikro- und Minikanal-Kühlkörper, haben sich als praktikabler Ansatz zur Wärmeableitung in solchen Systemen herausgestellt.

Die innovative Lösung der Forscher des IIT Madras und der Khalifa University basiert auf dem Konzept, dünne Plattenelektroden in Minikanäle einzuführen, um die Strömungsdynamik zu stören. Diese Störung führt zur Entstehung von Wirbelströmungen und Wirbeln an den Kanalgrenzen, was die Effizienz der Wärmeübertragung erheblich steigert.

Das Team nutzte Rechenmethoden, um komplizierte dreidimensionale Flüssigkeitsströme zu simulieren und zeigte, wie diese kontrollierten chaotischen Strömungen die herkömmliche glatte Strömung entlang der Kanalwände stören, was zu deutlich verbesserten Wärmeübertragungsraten führt.

Das Besondere an diesem Ansatz ist die Anwendung eines empfindlichen elektrischen Feldes, um die gewünschte Wirbelströmung innerhalb der Minikanäle zu induzieren. Dadurch wird nicht nur die Betriebssicherheit gewährleistet, sondern auch der Stromverbrauch minimiert. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser bahnbrechenden Forschung sind weitreichend, insbesondere im Bereich des elektronischen Wärmemanagements für die Raumfahrttechnik.

Die durch dieses geniale Design erzeugten elektrisch angetriebenen Wirbel machen zusätzliche geometrische Änderungen überflüssig. Darüber hinaus gewährleistet das Fehlen beweglicher Teile einen vibrationsfreien Betrieb und erfordert nur minimale Wartung.

Ein entscheidender Vorteil dieses Ansatzes liegt in seinem elektrisch betriebenen Charakter, der eine intelligente Steuerung und schnelle Reaktionen auf sich ändernde Bedingungen ermöglicht. Als Beweis für ihr Engagement möchte das Forschungsteam das Design weiter verfeinern, indem es verschiedene Elektrodenpositionen und -ausrichtungen untersucht.

Darüber hinaus weist der in dieser Studie vorgestellte Mechanismus das Potenzial auf, das Dünnschichtsieden voranzutreiben, was eine Möglichkeit darstellt, die Anwendung dieses Designs auf Zweiphasen-Wärmeübertragungssysteme auszudehnen.

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Absolvent des Maschinenbaus, schreibt über Naturwissenschaften, Technik und Sport, unterrichtet Physik und Mathematik, spielte auch professionell Cricket und ist leidenschaftlicher Bodybuilding-Fan.

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