ARTÍCULO

NIT - DISIPADOR DE CALOR

Jorge Patino
Gerente MAsertivos, Ingeniero de Materiales-Universidad de Antioquia

Introducción

El desarrollo de un Nanomaterial de Interfase Térmica (NIT) (Patino, 2013) utilizado para la disipación de calor, no está completo sin afectar el conjunto: disipador de calor y el generador de calor. Aumentándole el valor agregado al producto de disipación y haciéndolo un producto mucho más viable comercialmente, determinado así por los estudios de mercado, las asesorías por entidades oficiales de apoyo al emprendimiento y por la experiencia adquirida durante y tras la fabricación de dicho Nanomaterial. Por lo anterior, se conoce que los disipadores de calor se mejoran incrementando la conductividad térmica de las aletas, el área superficial o el coeficiente de transferencia de calor (HoSung, 2011). Tomando entonces lo aplicado anteriormente sobre compostaje para la fabricación del NIT, se realizó entonces una modificación de la superficie de los dos componentes: disipador y generador, con un nanocompuesto de matriz polimérica reforzado con grafeno (Choi & Lee, 2012). Este nanocompuesto tiene la capacidad de aumentar la conductividad térmica de los dos componentes gracias a la utilización del grafeno como material altamente conductor de calor con un valor promedio de 2800 W/(m.K) (Choi & Lee, 2012) que comparado con materiales normalmente usados los supera por 7 a 4 veces más.

Desarrollo

Para lograr aumentar la disipación de calor de los componentes que participan en la disipación de calor de los equipos eléctricos y electrónicos se inicia con una serie de actividades que se resumen a continuación: Inteligencia Competitiva: Una constante revisión de patentes, artículos, noticias y demás publicaciones relacionadas con las aplicaciones del grafeno y desarrollos en el manejo del calor, es llevada a cabo para garantizar la novedad del desarrollo en el entorno mundial. Formulación del Material Compuesto: Los materiales compuestos se formulan calculando la relación de propiedades de los materiales a usar con el fin de obtener las propiedades finales requeridas, así se determinan las cantidades de cada ingrediente o componente del compuesto (Callister & Rethwisch, 2010). Con una matriz polimérica y reforzada con materiales cerámicos como el grafeno. Fabricación del Nuevo Material Compuesto: Por medio de la técnica de compostaje multicapa (Choi & Lee, 2012), se fabrica el compuesto que será aplicado a las superficies a mejorar. Caracterización de las Propiedades: Una vez se han modificado superficialmente las estructuras disipadoras de aluminio aplicando los nanocompuestos, se procede a realizar las pruebas de caracterización de propiedades, como densidad, conductividad y viscosidad. Validación de las Propiedades de Disipación: Por medio del uso de una cámara termográfica se mide que tanto calor evacúa el componente disipador de calor. Así como con el software de medición de temperatura interna del elemento generador de calor.

Resultados Obtenidos

La utilización de nanocompuestos reforzados con grafeno para la disipación de calor apenas se viene estudiando en el mundo a nivel de laboratorio, publicaciones por hechas por Balandin y compañeros, hablan de cómo estos pueden mejorar la conducción del calor bajando la temperatura de funcionamiento de los equipos considerablemente (Shahil & Balandin, 2012) (Sadasivuni, Ponnamma, Kim, & Thomas, 2015). La selección de materiales y cantidades se realizó de manera que se produjo, en teoría, una conductividad térmica y a la vez impide conductividad eléctrica, la cual puede ser perjudicial para los circuitos y aparatos electrónicos. Esto se verificó luego midiendo con un multímetro. El procedimiento de compostaje multicapa produjo una homogeneidad en la textura, color y procesabilidad del compuesto. Permitiendo ser aplicado a los componentes del disipador. En los laboratorios de TecnoParque y TecnoAcademia se realizan las mediciones de Viscosidad, pH, Densidad y Conductividad que dieron unos valores de 2.2 cP, 8.190, 1.0463 g/cm3 y 3.54 mS/cm respectivamente. Se logra afectar el disipador de calor de manera que tiene la capacidad de extraer 2.2 ˚C más que en su estado normal.

BIBLIOGRAFÍA

Callister, W., & Rethwisch, D. (2010). Materials Science and Engineering - An Introduction (8 ed.). Hoboken, New Jersey, United States of America: John Wiley & Sons, Inc.

Choi, W., & Lee, J.-w. (2012). Graphene Synthesis and Applications. Boca Raton, FL, United States of America: CRC Press.

HoSung, L. (2011). Thermal Design - Heat sinks, Thermoelectrics, Heat Pipes, Compact Heat Exchangers, and Solar Cells. New Jersey, United States: John Wiley & Sons, Inc.

Patino, J. (2013). Fabricación de Nanocompuesto de Matriz Polimérica Usado como Material de Interfase Térmica. Revista Colombiana de Materiales, 10-16.

Sadasivuni, K. K., Ponnamma, D., Kim, J., & Thomas, S. (2015). Graphene-Based Polymer Nanocomposites in Electronics. Incheon, Republic of South Korea: Springer International Publisher Switzerland.

Shahil, K., & Balandin, A. (2012, Abril 25). Thermal Properties of Graphene and Multilayer Graphene: Applications in Thermal Interfase Materials. Solid State Communications, 152, 1331 - 1340.