一眨眼就能變形的小膠囊可能是開發(fā)小型電子產(chǎn)品的關(guān)鍵

含有相變材料改變狀態(tài)的微膠囊。圖片來源：拉夫堡大學(xué)

由于微膠囊可以在眨眼之間變形，我們的手機(jī)和電子設(shè)備可能很快就會(huì)變得更小、更時(shí)尚，而不會(huì)有過熱的風(fēng)險(xiǎn)。

拉夫堡大學(xué)的 Goran Vladisavljevic 博士和一組研究人員設(shè)計(jì)并制造了填充“相變材料”(PCM) 的微膠囊，當(dāng)溫度升高時(shí)，這些材料會(huì)從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w來吸收熱量。

這篇題為“樂高啟發(fā)的玻璃毛細(xì)管微流體裝置：相變材料定制微封裝技術(shù)”的論文發(fā)表在ACS Applied Materials and Interfaces上。

這些膠囊寬約 0.2 毫米，不需要能源，可用于吸收大量熱量，否則這些熱量會(huì)轉(zhuǎn)移到電子設(shè)備中的元件。

Vladisavljevic 博士說，它們可以無限期地重復(fù)使用，而不會(huì)失去有效性，因?yàn)橐坏囟认陆?，它們就?huì)自發(fā)凝固并“重置”。

他解釋說：“微膠囊依賴于當(dāng)環(huán)境溫度高于或低于相變材料的熔化溫度時(shí)引起的熔化和結(jié)晶的自然現(xiàn)象?！?/p>

“假設(shè)過熱發(fā)生在 80°C 以上。一旦設(shè)備內(nèi)的溫度超過 80°C，當(dāng)相變材料從固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w時(shí)，熱能將被膠囊吸收。

“當(dāng)溫度降至80°C以下時(shí)，隨著相變材料開始凝固，儲(chǔ)存的能量將緩慢釋放。

“目標(biāo)是在負(fù)載峰值期間抑制電子部件和電池組的溫度峰值，例如在短期的最大功耗期間。”

其他研究人員此前已經(jīng)能夠制造出含有相變材料的微膠囊，但制造它們的方法涉及復(fù)雜、難以重復(fù)的化學(xué)過程，導(dǎo)致微膠囊不均勻。

Vladisavljevic 博士和團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種獨(dú)特的、高度可重復(fù)的自動(dòng)化工藝，利用紫外線和特殊的微流體裝置生產(chǎn)均勻的微膠囊，其設(shè)計(jì)靈感來自樂高積木。

該設(shè)備由拉夫堡大學(xué)使用自動(dòng)化計(jì)算機(jī)流程制造，可產(chǎn)生封閉在液殼內(nèi)的均勻相變材料液滴。

當(dāng)暴露在紫外線下時(shí)，該殼會(huì)在幾秒鐘內(nèi)硬化，形成固體膠囊。

Vladisavljevic 博士表示，利用這種獨(dú)特的工藝，可以根據(jù)需要使用不同尺寸、厚度和類型的 PCM 材料來制造膠囊。它們甚至可以制成磁性的，這意味著它們可以在設(shè)備中移動(dòng)到最需要它們的地方。

Vladisavljevic 博士表示：“全球?qū)π⌒碗娮釉O(shè)備有著濃厚的興趣，但其發(fā)展的一個(gè)障礙是流經(jīng)設(shè)備集成電路的電流產(chǎn)生的熱量。這項(xiàng)研究提出了一個(gè)解決方案。

“這些膠囊可用于冷卻電子設(shè)備，例如智能手機(jī)或筆記本電腦，甚至可以用于冷卻電池或太陽能發(fā)電機(jī)。

“這些膠囊已經(jīng)在伯明翰大學(xué)進(jìn)行了機(jī)械穩(wěn)定性測(cè)試，并在德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院進(jìn)行了耐久性測(cè)試。

“我們很高興進(jìn)一步開發(fā)這些膠囊，并希望在不久的將來在工業(yè)中對(duì)其進(jìn)行測(cè)試?！?/p>