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一眨眼就能变形的小胶囊可能是开发小型电子产品的关键
Loughborough University
· 2024-01-17 09:58:09
由于微胶囊可以在眨眼之间变形，我们的手机和电子设备可能很快就会变得更小、更时尚，而不会有过热的风险。......
含有相变材料改变状态的微胶囊。图片来源：拉夫堡大学
由于微胶囊可以在眨眼之间变形，我们的手机和电子设备可能很快就会变得更小、更时尚，而不会有过热的风险。
拉夫堡大学的 Goran Vladisavljevic 博士和一组研究人员设计并制造了填充“相变材料”(PCM) 的微胶囊，当温度升高时，这些材料会从固体转变为液体来吸收热量。
这篇题为“乐高启发的玻璃毛细管微流体装置：相变材料定制微封装技术”的论文发表在ACS Applied Materials and Interfaces上。
这些胶囊宽约 0.2 毫米，不需要能源，可用于吸收大量热量，否则这些热量会转移到电子设备中的元件。
Vladisavljevic 博士说，它们可以无限期地重复使用，而不会失去有效性，因为一旦温度下降，它们就会自发凝固并“重置”。
他解释说：“微胶囊依赖于当环境温度高于或低于相变材料的熔化温度时引起的熔化和结晶的自然现象。”
“假设过热发生在 80°C 以上。一旦设备内的温度超过 80°C，当相变材料从固体转变为液体时，热能将被胶囊吸收。
“当温度降至80°C以下时，随着相变材料开始凝固，储存的能量将缓慢释放。
“目标是在负载峰值期间抑制电子部件和电池组的温度峰值，例如在短期的最大功耗期间。”
其他研究人员此前已经能够制造出含有相变材料的微胶囊，但制造它们的方法涉及复杂、难以重复的化学过程，导致微胶囊不均匀。
Vladisavljevic 博士和团队开发了一种独特的、高度可重复的自动化工艺，利用紫外线和特殊的微流体装置生产均匀的微胶囊，其设计灵感来自乐高积木。
该设备由拉夫堡大学使用自动化计算机流程制造，可产生封闭在液壳内的均匀相变材料液滴。
当暴露在紫外线下时，该壳会在几秒钟内硬化，形成固体胶囊。
Vladisavljevic 博士表示，利用这种独特的工艺，可以根据需要使用不同尺寸、厚度和类型的 PCM 材料来制造胶囊。它们甚至可以制成磁性的，这意味着它们可以在设备中移动到最需要它们的地方。
Vladisavljevic 博士表示：“全球对小型电子设备有着浓厚的兴趣，但其发展的一个障碍是流经设备集成电路的电流产生的热量。这项研究提出了一个解决方案。
“这些胶囊可用于冷却电子设备，例如智能手机或笔记本电脑，甚至可以用于冷却电池或太阳能发电机。
“这些胶囊已经在伯明翰大学进行了机械稳定性测试，并在德国卡尔斯鲁厄理工学院进行了耐久性测试。
“我们很高兴进一步开发这些胶囊，并希望在不久的将来在工业中对其进行测试。”
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