La gestion thermique est un enjeu crucial dans le monde de l’électronique. La capacité d’un appareil à se refroidir efficacement peut non seulement influencer sa performance mais également sa durée de vie. Récemment, une avancée significative a été réalisée dans ce domaine grâce à l’utilisation de sels hygroscopiques. Cet article explore en détail une stratégie innovante de gestion thermique passive qui promet d’améliorer le refroidissement de nos appareils tout en étant économiquement viable.
Qu’est-ce que la gestion thermique passive?
Avant de plonger dans les détails de cette nouvelle stratégie, il est essentiel de comprendre ce que l’on entend par gestion thermique passive. Contrairement aux méthodes actives qui reposent sur des dispositifs mécaniques tels que les ventilateurs ou les pompes, le refroidissement passif utilise des matériaux et des conceptions qui dissipent la chaleur sans pièces mobiles. Cela réduit la consommation d’énergie, le bruit et les coûts de maintenance.
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Les sels hygroscopiques au cœur de la stratégie
Le cœur de cette nouvelle approche est l’utilisation de sels hygroscopiques. Ces sels ont la capacité d’absorber l’humidité de leur environnement, ce qui peut être exploité pour un effet de refroidissement par dessiccation. Dans le cas présent, les chercheurs ont utilisé des sels de lithium, en particulier le chlorure de lithium (LiCl) et le bromure de lithium (LiBr), pour leur forte capacité à capter l’eau.
Une efficacité démontrée même avec de grosses charges
Les expériences menées ont révélé que ces sels, lorsqu’ils sont encapsulés dans des membranes poreuses comme le PTFE (polytétrafluoroéthylène), offrent une capacité de refroidissement impressionnante. Ces systèmes de refroidissement, nommés HSMHS (Hygroscopic Salt-Loaded Membrane-Encapsulated Needle Heat Sink), ont été testés sur des dispositifs informatiques soumis à des charges thermiques élevées, affichant des performances supérieures à celles des stratégies de refroidissement passif actuelles, comme celles basées sur les MOFs (Metal-Organic Frameworks) ou les hydrogels.
Un potentiel de commercialisation énorme !
Un des aspects les plus remarquables de cette stratégie est sa rentabilité. Alors que les approches basées sur les MOFs sont souvent prohibitives en termes de coûts, et que celles utilisant les hydrogels souffrent d’une durabilité limitée, les sels hygroscopiques présentent une alternative économique et robuste. De plus, le risque de fuite de solution et de corrosion des dispositifs métalliques est considérablement réduit grâce à l’utilisation de techniques d’encapsulation par membrane.
Défis et solutions potentielles
Cependant, des défis subsistent. L’introduction de membranes poreuses peut introduire une résistance thermique supplémentaire, diminuant légèrement la capacité de refroidissement. Les chercheurs suggèrent l’ajout d’additifs tels que le graphène pour améliorer la conductivité thermique des membranes. De plus, la conception structurelle optimale reste un domaine à explorer pour maximiser l’efficacité du transfert de chaleur.
Vers une application très large et scalable
La stratégie décrite est non seulement efficace et économique, mais aussi hautement adaptable à diverses applications de refroidissement. Avec un modèle de transfert de chaleur et de masse détaillé et validé par des expériences, les chercheurs fournissent des directives pour l’optimisation future de cette technologie.
En somme, l’utilisation de sels hygroscopiques dans la gestion thermique passive ouvre des horizons nouveaux et prometteurs. Les implications pour l’électronique, de nos smartphones aux ordinateurs de haute performance, sont considérables. Avec une mise en œuvre bien dirigée, cette technologie pourrait devenir la nouvelle norme en matière de refroidissement dans les années à venir.
Source de l'article : Zengguang Sui, Yunren Sui, Zhixiong Ding, Haosheng Lin, Fuxiang Li, Ronggui Yang, Wei Wu, Membrane-encapsulated, moisture-desorptive passive cooling for high-performance, ultra-low-cost, and long-duration electronics thermal management, Device, 2023, 100121, ISSN 2666-9986, https://doi.org/10.1016/j.device.2023.100121.
