Un avance en control térmico mejora la eficacia de los dispositivos electrónicos

Gracias a una innovación realizada por ingenieros de la Universidad de Vanderbilt, en Estados Unidos, los efectos térmicos que inciden en el funcionamiento de teléfonos móviles, ordenadores personales y otros dispositivos podrían optimizarse para alcanzar así un mejor funcionamiento de estos aparatos. El avance se lograría gracias a mejoras en la conductividad térmica de determinados materiales.

En concreto, los científicos han desarrollado una nueva forma de mejorar la conductividad térmica, una propiedad básica general en los materiales que se emplean en electrónica, lo que proporcionará a los ingenieros una herramienta trascendente para la gestión de los efectos térmicos en teléfonos inteligentes, ordenadores, dispositivos láser y otros artefactos similares.

El logro de este grupo de ingenieros norteamericanos ha sido difundido a través de una nota de prensa de la Universidad de Vanderbilt, y también en la revista especializada Nature Nanotechnology. El avance ha sido realizado por un grupo de ingenieros dirigidos por Deyu Li, profesor asociado de ingeniería mecánica en Vanderbilt.

Li y sus colaboradores descubrieron que la conductividad térmica de las nanocintas de nitruro de boro se puede mejorar hasta en un 45%, siempre de acuerdo al proceso empleado en su integración. Asimismo, un punto clave es que los resultados pueden aplicarse a otros materiales de película fina utilizados en electrónica.

Gran impacto futuro

Según los expertos, el desarrollo es una metodología innovadora destinada a controlar los efectos térmicos en chips de ordenadores o teléfonos móviles, y muy probablemente tendrá un impacto significativo en la microelectrónica, concretamente en el diseño de nuevas generaciones de dispositivos más eficaces.

Las aplicaciones también abarcarían al campo de la optoelectrónica y al diseño de dispositivos con tecnología láser y LED, además de otras especialidades relacionadas. El hallazgo se produjo a partir de una reinterpretación del esquema clásico empleado para describir la forma en la que se dispersa el calor en estos materiales.

Los ingenieros e investigadores descubrieron que podían controlar la conductividad térmica entre un valor máximo y mínimo en el tratamiento de la interfaz que une a los pares de nanocintas de nitruro de boro, mediante diferentes soluciones que no estaban contempladas en los esquemas tradicionales.

Por ejemplo, se descubrió que los fonones implicados en el proceso pueden cruzar estas interfaces sin ser dispersados, lo que mejora significativamente la conductividad térmica. Por otra parte, otra ventaja importante de la nueva metodología es que la optimización en la conductividad es completamente reversible, lo que facilita que los materiales puedan mejorar sus efectos térmicos o volver a su estado anterior cuando sea necesario.

Aplicación en microelectrónica y nanocompuestos

Según los ingenieros de la Universidad de Vanderbilt, resulta muy complejo que una propiedad fundamental de los materiales empleados en electrónica pueda ser totalmente reversible. En consecuencia, este aspecto del nuevo enfoque aplicado sobre la conductividad térmica hace que la investigación adquiera un especial interés.

Una de las primeras áreas en donde esta nueva metodología encontrará una rápida aplicación es en la administración térmica de los dispositivos microelectrónicos, como por ejemplo los chips de ordenador. En la actualidad, uno de los mayores problemas relacionados con los chips es la generación de calor, por lo tanto evitar el sobrecalentamiento resulta vital para incrementar la eficacia.

En este ámbito, una mejor comprensión de los fenómenos de transporte térmico a través de interfaces es la clave para lograr optimizar la gestión térmica de los dispositivos microelectrónicos, según indicaron los propios ingenieros, cuya investigación ha recibido el apoyo financiero de la National Science Foundation. Además, los ingenieros e investigadores recibieron la colaboración de Lockheed Martin y de la Office of Naval Research.

Además de sus aplicaciones en el terreno de la microelectrónica, el nuevo enfoque podría mejorar el diseño de nanocompuestos, materiales confeccionados mediante la incorporación de aditivos de nanoestructuras como los nanotubos de carbono a un material de recepción, como pueden ser diferentes polímeros. Estos nanocompuestos están siendo desarrollados para su uso en dispositivos electrónicos flexibles, de amplia aplicación en distintas industrias.