В США испытали напечатанные на 3D-принтере «тающие» радиаторы для космоса и гиперзвука

Специалисты Лаборатории прикладной физики при Университете Джонса Хопкинса (Johns Hopkins APL) создают инновационную систему терморегуляции SPEAR, кардинально отличающуюся от классических теплоотводов. Вместо постоянного рассеивания тепла она временно аккумулирует его внутри собственной структуры за счет плавления уникального субстрата.

Ключевым элементом разработки выступают материалы с фазовым переходом (PCM). По мере нагревания они трансформируются из твердой фазы в жидкую, поглощая колоссальные объемы тепловой энергии. Значительная доля поступающего тепла уходит непосредственно на сам процесс плавления, благодаря чему электроника нагревается гораздо медленнее. Данный механизм аналогичен таянию льда, сохраняющему низкую температуру до полного перехода в воду.

По расчетам авторов проекта, подобное решение дает возможность сократить вес и габариты радиатора более чем вдвое при сохранении аналогичной теплоемкости. Система SPEAR ориентирована не на перманентное охлаждение, а на технику, сталкивающуюся с пиковыми тепловыми нагрузками в кратковременные интервалы.

Замысловатую внутреннюю конфигурацию теплоотвода создают посредством аддитивных технологий. Цельный корпус печатается на 3D-принтере, после чего его наполняют фазопереходным веществом и герметизируют.

Для валидации концепции ученые сконструировали два экспериментальных образца. Первый имеет идентичные стандартному алюминиевому радиатору габариты, что позволяет сопоставить эффективность поглощения тепла. Второй обладает равноценной теплоемкостью, демонстрируя превосходство в компактности и легкости. Оба прототипа успешно преодолели тесты на герметичность и функциональность.

Помимо этого, группа исследователей спроектировала специализированный стенд, способный параллельно нагревать несколько охладителей и мониторить температурную динамику live. Наличие собственной базы 3D-печати позволяет инженерам оперативно модифицировать архитектуру устройств и тестировать свежие итерации.

По мнению создателей, SPEAR найдет наиболее востребованное применение в сферах, где критически важен каждый миллиграмм веса и миллиметр пространства. В числе перспективных направлений рассматриваются космическая отрасль, гиперзвуковые комплексы, высокочастотное радиооборудование и производительные передатчики.

Источник: iXBT