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Nanofluidi magnetici per raffreddare PC e reattori nucleari

Discussione in 'Windows' iniziata da axlffx2forever, 22 Nov 2013.

  1. Un nuovo studio svolto da studiosi del MIT e di alcune università australiane mira a usare particelle magnetiche per migliorare la dissipazione del calore. Il professor Jacopo Buongiorno spiega di che si tratta.

    Raffreddare i componenti elettronici, ma in linea generale qualsiasi cosa usi tanta energia elettrica, è un problema di non poco conto. Il calore pone sfide a livello di progettazione, anzitutto dei chip stessi e poi degli apparati che servono a raffreddare i chip per consentire un'operatività ai massimi livelli e senza problemi di stabilità. Nelle aziende e nei centri di ricerca di tutto il mondo si lavora costantemente allo sviluppo di metodi per "allontanare" il calore il più rapidamente possibile dalle superfici. L'ultima novità a questo riguardo è stata sviluppata da un gruppo di ricercatori del MIT in collaborazione con alcune università australiane. Lo studio è stato pubblicato sull'International Journal of Heat and Mass Transfer a questo indirizzo.



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    Il professor Jacopo Buongiorno​




    Nel team del MIT troviamo anche il Jacopo Buongiorno (professore associato di scienza e ingegneria nucleare al MIT), un nostro connazionale che ha accettato di spiegare ai lettori di Tom's Hardware qualcosa di più sul suo studio, che si basa sui campi magnetici ed è in grado di prevenire l'insorgenza di hotspot (punti caldi) nei chip. Buongiorno è un'eccellenza del nostro paese e negli anni passati ha ottenuto numerosi riconoscimenti, dal Landis Young Member Engineering Achievement Award (American Nuclear Society, 2011) al Ruth and Joel Spira for Distinguished Teaching Award (MIT, 2011).

    Il sistema ideato dal gruppo di ricercatori può essere potenzialmente applicato per raffreddare dispositivi elettronici - è uno dei campi possibili di applicazione citati dal comunicato stampa - ma anche reattori nucleari a fusione avanzati. "Si tratta di un sistema a base liquida quindi non so quanto compatibile con l'elettronica di consumo. Francamente non abbiamo speso molto tempo a pensare alle applicazioni. Per ora lo studio è stato solo di tipo scientifico", ci ha confidato Buongiorno.



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    Sistemi a nanofluidi esistono (come il Reserator 3 Max di Zalman), ma non usano particelle di magnetite o magneti esterni


    La tecnologia, che si basa su un impasto di minuscole particelle di magnetite, una forma di ossido di ferro, è il culmine di anni di ricerche sui nanofluidi - nanoparticelle dissolte in acqua. Nell'esperimento il nanofluido di magnetite è stato fatto fluire attraverso dei tubi, per poi essere manipolato da magneti posti all'esterno dei tubi stessi. I magneti attraggono le particelle più vicine alla superfice riscaldata del tubo, migliorando di molto il trasferimento del calore dal fluido verso l'esterno. Senza i magneti in loco, il fluido si comporta come l'acqua, senza mutamenti nelle proprietà di raffreddamento.

    "Abbiamo misurato il coefficiente di scambio termico, in tubo rettilineo a regime laminare, per nanofluidi a base di acqua con nanoparticelle di magnetite (ossido di ferro, Fe3O4). L'applicazione di un campo magnetico esterno aumenta quel coefficiente considerevolmente, alle volte di quasi il 300%. L'aumento è localizzato spazialmente nelle regioni dove il gradiente del campo magnetico è particolarmente elevato", ci ha svelato Buongiorno. "Sui nanofluidi lavoriamo da 8 anni; l'idea di usare un nanofluido magnetico non è del tutto nuova, ma gli studi effettuati da altri gruppi erano limitati alla conducibilità termica, che è sì importante, ma da un punto di vista pratico quello che conta è il coefficiente di scambio termico. Da qui la motivazione di effettuare i nostri test", ha aggiunto il professore.



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    La configurazione usata al MIT per l'esperimento​



    In termini di temperatura (gradi centigradi) il miglioramento osservato nei test con questa tecnologia rispetto alle soluzioni ad acqua "non è stato elevatissimo (qualche grado centigrado) perché lavoriamo con modesti flussi termici; comunque il miglioramento è proporzionale al flusso termico, quindi in un'applicazione con elevati flussi termici (50 kW/m2), la riduzione di temperatura potrebbe essere elevata, diciamo 20-30 gradi centigradi", ha specificato Buongiorno, aggiungendo che "l'energia spesa per muovere le particelle col campo magnetico è molto bassa".

    "È un modo pulito per migliorare il trasferimento di calore", ha affermato Buongiorno. "Potete immaginare i magneti posti in posizioni strategiche" e se questi sono elettromagneti che possono essere accesi e spenti. "Quando volete migliorare il raffreddamento, attivate i magneti, e ottenere un raffreddamento localizzato". Sono diverse le aziende interessate ai nanofluidi in generale, ci ha confidato il professor Buongiorno, ma nessuna ancora sta pensando ai "nanofluidi magnetici per scopi di raffreddamento". Oltre al suo lavoro il professore ritiene che "l'ebollizione nucleata abbia buone caratteristiche per il raffreddamento" oltre alle heatpipe e i microcanali.

    Fonte: Nanofluidi magnetici per raffreddare PC e reattori nucleari