در حالی که دستگاه های الکترونیک محدودیت های عملکرد را افزایش می دهند، گرم شدن بیش از حد یک چالش حیاتی باقی می ماند.یک نوآوری چاپ سه بعدی الهام گرفته از هندسه طبیعت وعده می دهد که مدیریت حرارتی را در سراسر صنایع تغییر دهد.
تحقیقات پیشرفته راه حل غیرمعمولی را نشان داده است: بخاری های گرما با ساختارهای پیچیده "گیروئید"الگوهای سه بعدی مشتق شده از لحاظ ریاضی که شبیه به ژایروسکوپ های میکروسکوپی متصل به هم هستنداین سطوح پیچیده مستمر، که با استفاده از روش های سنتی غیرممکن است ساخته شود، اکنون با تکنیک های چاپ سه بعدی فلزی پیشرفته ممکن است.
بر خلاف بخاري هاي معمولي بر پايه باله ها با ناکارآمدي هاي داخلي آنها،ساختارهای گیروئید یک شبکه بی هموار از کانال های منحنی ایجاد می کنند که در حالی که پویایی مایع را بهینه می کنند، حداکثر سطح را افزایش می دهندهنگامی که هوا یا مایع خنک کننده از طریق این معماری لابراتوار عبور می کند، آشفتگی مفید ایجاد می کند و تماس مداوم با سطوح رسانای گرما را حفظ می کند.
فن آوری های ذوب لیزر انتخابی (SLM) و ذوب پرتو الکترون (EBM) امکان ساخت دقیق این شبکه های جیروئید میکروسکوپی را از مواد با عملکرد بالا مانند آلومینیوم، مس،یا آلیاژ های تیتانیومفرآیند چاپ لایه به لایه گرمایی را از طریق لایه اتمی ساخته و هندسه های بهینه شده ریاضی را که در غیر این صورت فقط در تئوری وجود دارد بازتولید می کند.
مطالعات مقایسه ای نشان می دهد که بخاری های گرما گیروئید از طرح های سنتی با چندین ضرب در ظرفیت تبعید حرارتی در هر واحد حجم برتر هستند. این کارایی ناشی از سه مزیت اصلی است:
- حذف "منطقه های مرده" که در آن مایع خنک کننده در طرح های معمولی متوقف می شود
- افزایش چشمگیری نسبت سطح به حجم از طریق هندسه فرکتال مانند
- تحرک طبیعی جریان آشفته که انتقال گرما را افزایش می دهد
این فناوری به ویژه برای کاربردهایی که محدودیت های فضایی با نیازهای خنک کننده در تضاد هستند، امیدوار کننده استاجزای هوافضا، و تجهیزات تصویربرداری پزشکی که نمونه های اصلی هستند.
این پیشرفت نشان دهنده یک تغییر گسترده در استراتژی مدیریت حرارتی از بهینه سازی شکل کلان به نوآوری ساختاری میکروسکوپی است.مهندسان به طور فزاینده ای به دنبال مدل های بیولوژیکی مانند شبکه های عروقی و تشکیلات بلوری برای الهام هستند، ترجمه اصول تنظیم حرارتی طبیعت به راه حل های مهندسی.
با رشد تکنیک های تولید افزودنی و پیشرفت علوم مواد، سیستم های خنک کننده مبتنی بر جیروئید ممکن است در همه صنایع که نیاز به بهره وری انرژی و قابلیت اطمینان دارند، رایج شوند.این تکنولوژی نمونه ای از این است که چگونه تولید پیشرفته می تواند مفاهیم نظری را به راه حل های عملی برای دنیای بیش از حد گرم ما تبدیل کند.
