Cuando se abren muchas aplicaciones móviles en un teléfono o se ejecutan programas exigentes en una computadora portátil, es común que los dispositivos se calienten debido a la acumulación de calor interno.
En relación con este problema, un estudio publicado en la revista Nature Materials presenta un avance en la gestión térmica de dispositivos electrónicos. Un equipo de ingenieros de la Universidad de Virginia, junto con colaboradores externos, ha descubierto una nueva forma de transportar el calor a una velocidad sin precedentes.
El hallazgo se basa en el uso de un cristal especial llamado nitruro de boro hexagonal (hBN, por sus siglas en inglés), que permite mover el calor de manera similar a un rayo de luz.
A diferencia de los métodos convencionales, que disipan el calor lentamente y con pérdida de eficiencia, este enfoque evita los obstáculos que suelen provocar el sobrecalentamiento de los dispositivos.
“Estamos replanteando cómo gestionamos el calor”, explicó Patrick Hopkins, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial, y titular de la cátedra Whitney Stone en la UVA. “En lugar de dejar que se desvanezca poco a poco, lo estamos dirigiendo”.
Cómo funciona este nuevo método
En los dispositivos electrónicos, el calor generado por su funcionamiento suele dispersarse lentamente, como las ondas que se forman cuando se lanza una piedra al agua: se expanden en todas direcciones, pero pierden energía con el tiempo.
Este proceso ineficiente puede causar sobrecalentamiento y limitar el rendimiento de los aparatos. El nuevo método desarrollado por investigadores de la Universidad de Virginia propone una forma completamente diferente de manejar ese calor.
En lugar de dejar que se disipe al azar, el equipo logró canalizarlo en una sola dirección, de forma rápida y eficiente, como si viajara en un tren de alta velocidad sobre una vía definida.
Para hacerlo, calentaron una diminuta almohadilla de oro colocada sobre una capa de nitruro de boro hexagonal (hBN), un material con propiedades únicas.
Al calentar el oro, no se generó una simple expansión térmica, sino que se activaron en el hBN unas ondas especiales llamadas ondas polaritónicas. Estas ondas transportan el calor con gran velocidad a lo largo de la superficie del material, dispersándolo de inmediato sin pérdida de energía.
“Este método es increíblemente rápido”, explicó Will Hutchins, autor principal del estudio. Según el equipo, esta técnica abre nuevas posibilidades para mantener fríos los dispositivos electrónicos más avanzados, permitiendo que funcionen a mayor velocidad sin riesgo de sobrecalentamiento.
Qué implicaciones a futuro tiene este método
El nuevo método para canalizar el calor a través de materiales como el nitruro de boro hexagonal (hBN) podría tener implicaciones en múltiples industrias tecnológicas.
Una de las aplicaciones más inmediatas se encuentra en los teléfonos inteligentes y computadoras portátiles, que podrían operar a mayor velocidad sin sobrecalentarse, lo que mejoraría su rendimiento general y prolongaría la vida útil de sus baterías al reducir la demanda energética para refrigeración.
En el sector de la movilidad eléctrica, este avance permitiría desarrollar autos eléctricos más eficientes, ya que las baterías que se mantienen a temperaturas más bajas pueden cargarse en menos tiempo y conservar su capacidad por más ciclos de uso, lo que impacta directamente en la autonomía y la durabilidad del vehículo.
La inteligencia artificial y los centros de datos también se verían beneficiados. Al disipar el calor de manera más eficiente, los sistemas informáticos podrían realizar operaciones más complejas durante más tiempo sin riesgo de sobrecarga térmica, reduciendo además el consumo energético y los costos de enfriamiento en la infraestructura de nube y procesamiento intensivo.
En el ámbito de la tecnología médica, la mejora en la gestión térmica permitiría diseñar implantes y dispositivos de imágenes médicas más precisos, seguros y duraderos, al evitar el sobrecalentamiento de componentes electrónicos en contacto con el cuerpo humano.
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