Kirigami refroidit l’électronique

Kirigami refroidit l'électronique

Fig.1 Diagramme schématique du dispositif EL à poudre qui émet de la lumière à basse température par dissipation de chaleur par kirigami et convection d’air. Crédit : Kojiro Uetani et al., NPG Asia Materials

Des scientifiques du SANKEN (Institut de recherche scientifique et industrielle) de l’Université d’Osaka, du Collège national de technologie d’Oita et de l’Université polytechnique de Tokyo ont démontré un refroidissement par convection passif amélioré à l’aide de films de nanofibres de cellulose conçus à base de kirigami, une forme de conception de papier traditionnelle similaire à l’origami. La différence par rapport à l’origami est qu’en plus du pliage, le kirigami implique également de couper le papier. Ce travail peut permettre à de petits appareils électroniques flexibles de fonctionner sans surchauffe.

Alors que les fabricants d’ordinateurs tentent d’emballer de plus en plus de transistors dans leurs micropuces miniaturisées, le problème de l’élimination de la chaleur résiduelle devient de plus en plus pressant. Les systèmes de refroidissement passifs conventionnels qui utilisent un flux d’air convectif autour des dissipateurs thermiques métalliques sont souvent encombrants et rigides. Cependant, de nombreux petits appareils électroniques portables pourraient bientôt nécessiter des méthodes de dissipation thermique moins chères et plus flexibles.

Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par l’Université d’Osaka a découvert que les films de nanofibres de cellulose transformés coupés à la manière du kirigami peuvent considérablement améliorer la fonctionnalité de refroidissement. En étirant un simple motif de « décoration en filet » en kirigami appelé amikazari, les coupes dans le film peuvent s’ouvrir dans de larges trous qui permettent à l’air de les traverser. Ces films kirigami ont par défaut de meilleures propriétés de refroidissement que les films non coupés, mais leur appliquer un flux d’air améliore considérablement la capacité de refroidissement. À l’aide de films découpés au laser basés sur des conceptions traditionnelles, l’équipe a effectué un test de dissipation thermique avec de la lumière irradiée sur une zone noircie au graphite et a observé une différence spectaculaire de température maximale entre le film de kirigami et le film non coupé sous flux d’air. « Nous avons également développé des sources de lumière » froides « en créant des dispositifs électroluminescents à poudre, qui sont normalement sujets à la surchauffe, au-dessus des films de nanofibres de cellulose », explique l’auteur principal Kojiro Uetani.

La résistance thermique résultante a été réduite à environ un cinquième de ce qu’elle était sans le système kirigami. « Le concept de dissipation thermique kirigami permet de nouvelles conceptions thermiques utilisant divers matériaux de film comme composants de dissipation thermique et devrait inspirer un large éventail de nouveaux dispositifs et méthodes de refroidissement à utiliser dans l’électronique de prochaine génération », a déclaré l’auteur principal Masaya Nogi. En particulier, cette recherche peut aider au développement de la prochaine génération de dispositifs portables, car ceux-ci soulèvent des défis difficiles pour l’encombrement et la rigidité des matériaux de refroidissement actuels.

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    Fig.2 Test de dissipation thermique pour le film CNF traité au kirigami. Nous avons démontré que la chaleur de la pseudo source de chaleur est effectivement transférée à l’air par la formation de kirigami et la convection de l’air. Crédit : Kojiro Uetani et al.

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    Fig.3 Dissipation thermique réalisée par traitement kirigami pour le dispositif EL à poudre. Crédit : Kojiro Uetani et al.


La fabrication de style Kirigami peut permettre de nouvelles nanostructures 3D


Plus d’information:
Kojiro Uetani et al, Kirigami-processed cellulose nanofiber films for smart heat dissipation by convection, NPG Asie Matériaux (2021). DOI : 10.1038 / s41427-021-00329-5

Fourni par l’Université d’Osaka

Citation: Kirigami cools electronics (2021, 24 septembre) récupéré le 24 septembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-09-kirigami-cools-electronics.html

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