Nos téléphones et appareils électroniques pourraient bientôt être plus petits et plus élégants sans risque de surchauffe grâce à des microcapsules qui se transforment en un clin d'œil.

Le Dr Goran Vladisavljevic, de l'Université de Loughborough, et une équipe de chercheurs ont conçu et fabriqué des microcapsules remplies de « matériaux à changement de phase » (PCM) qui absorbent la chaleur en passant d'un solide à un liquide lorsque les températures sont élevées.

L'article, intitulé "Dispositif microfluidique capillaire en verre inspiré de Lego :une technique pour la microencapsulation sur mesure de matériaux à changement de phase", est publié dans ACS Applied Materials and Interfaces. .

Les capsules, qui mesurent environ 0,2 mm de large et ne nécessitent pas de source d'énergie, pourraient être utilisées pour absorber des quantités importantes de chaleur qui seraient autrement transférées aux éléments des appareils électroniques.

Ils peuvent être réutilisés indéfiniment sans perdre leur efficacité, explique le Dr Vladisavljevic, car une fois que les températures baissent, ils se solidifient spontanément et se « réinitialisent ».

Il a expliqué :"Les microcapsules reposent sur un phénomène naturel de fusion et de cristallisation provoqué lorsque la température ambiante est supérieure ou inférieure à la température de fusion du matériau à changement de phase.

"Supposons qu'une surchauffe se produise au-dessus de 80°C. Une fois que la température dans un appareil dépasse 80°C, l'énergie thermique sera absorbée par les capsules lorsque le matériau à changement de phase passe du solide au liquide.

"Lorsque la température descend en dessous de 80°C, l'énergie stockée sera libérée lentement à mesure que le matériau à changement de phase commence à se solidifier.

"L'objectif est de supprimer les pics de température dans les composants électroniques et les batteries lors des pics de charge, par exemple pendant de courtes périodes de consommation électrique maximale."

D'autres chercheurs ont déjà réussi à créer des microcapsules contenant du PCM, mais les méthodes utilisées pour les créer impliquaient des processus chimiques complexes et difficiles à répéter, aboutissant à des microcapsules non uniformes.

Le Dr Vladisavljevic et son équipe ont développé un processus automatique unique et hautement reproductible qui produit des microcapsules uniformes à l'aide de la lumière UV et d'un dispositif microfluidique spécial, dont la conception a été inspirée des briques Lego.

L'appareil, fabriqué à l'Université de Loughborough à l'aide d'un processus informatique automatisé, produit des gouttelettes uniformes de PCM enfermées dans une coque liquide.

Cette coque durcit en quelques secondes lorsqu'elle est exposée à la lumière UV, donnant naissance à des capsules solides.

Grâce à ce processus unique, les capsules peuvent être fabriquées avec différentes tailles, épaisseurs et types de matériaux PCM, en fonction des besoins, explique le Dr Vladisavljevic. Ils peuvent même être rendus magnétiques, ce qui signifie qu'ils peuvent être déplacés dans un appareil là où ils sont le plus nécessaires.

Le Dr Vladisavljevic a déclaré :"Il existe un appétit mondial pour les appareils électroniques plus petits, mais un obstacle à leur développement est la chaleur produite par les courants électriques circulant à travers les circuits intégrés des appareils. Cette recherche présente une solution.

"Les capsules pourraient être utilisées pour refroidir des appareils électroniques, tels que des smartphones ou des ordinateurs portables, et pourraient même être utilisées pour refroidir des batteries ou des générateurs d'énergie solaire.

"La stabilité mécanique des capsules a été testée à l'Université de Birmingham et leur durabilité à l'Institut de technologie de Karlsruhe en Allemagne.

"Nous sommes ravis de développer davantage les capsules et espérons les tester dans l'industrie dans un avenir proche."

Plus d'informations : Sumit Parvate et al, Dispositif microfluidique capillaire en verre inspiré de Lego :une technique pour la microencapsulation sur mesure de matériaux à changement de phase, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2023). DOI :10.1021/acsami.3c00281

Informations sur le journal : Matériaux et interfaces appliqués ACS

Fourni par l'Université de Loughborough