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Los campos magnéticos podrían sobreenfriar su PC para juegos, reactores nucleares

Como sabe cualquier buen chef, el estrés mecánico ayuda a la transferencia de energía termodinámica en un sistema cerrado. Emplean este conocimiento cada vez que presionan un ingrediente en una sartén o parrilla, lo que aumenta en gran medida la eficiencia de la transferencia de calor del metal a los alimentos. Por lo general, vemos esa interacción exclusivamente desde una perspectiva, la de usar la sartén para agregar calor a la comida. Pero sería igualmente exacto decir que estamos usando la comida para eliminar el calor de la sartén y, presionándola, lo ayudamos a “enfriar” el metal. Ahora, un equipo de investigadores está utilizando este hecho fundamental, junto con un fuerte campo magnético y una avalancha de nanopartículas metálicas, para hacer que los sistemas de refrigeración líquida sean mucho más eficaces.

La premisa básica es bastante simple: si inunda un refrigerante con una suspensión de nanopartículas magnéticas y luego somete esa suspensión a un campo magnético, las nanopartículas pueden ayudar a afectar el flujo de todo el fluido, ayudando a que el enfriamiento sea más efectivo. Es una idea lo suficientemente básica como para escalar a prácticamente cualquier tamaño para un tipo de equipo de enfriamiento aplicable. Cualquier cosa enfriada por un líquido es un candidato inmediato, y para continuar avanzando a ese ritmo, cada vez más de nuestra tecnología requerirá un fluido disipador de calor más eficiente que el aire.

Una muestra de magnetita, el material utilizado para fabricar las nanopartículas magnéticas.

Una muestra de magnetita, el material utilizado para fabricar las nanopartículas magnéticas.

Sin embargo, la creación del campo magnético se volverá mucho más costosa a escalas más grandes, y esta tecnología podría adaptarse a la miniaturización al disminuir el volumen de líquido necesario para enfriar una fuente de calor en particular. Sin embargo, estas nanopartículas están hechas de magnetita, el más poderosamente magnético de todos los minerales naturales; proporcionan suficiente agarre magnético incluso para trabajos grandes como enfriar reactores nucleares.

Las nanopartículas se acercan más a la superficie calentada del tubo y forman estructuras en forma de cadena en el lado más cercano al imán. Esto hace que las tuberías sean «rugosas» en ciertos puntos y ayuda a enfriar al aumentar el impulso de las partículas en el fluido y, por lo tanto, la transferencia de energía en caso de colisiones. Que no es como presionar tostadas en una sartén, pero los agregados de nanopartículas pueden interrumpir el flujo de refrigerante, aumentando el gradiente de temperatura local y haciendo que el refrigerante absorba más energía. Todo esto básicamente se reduce a aumentar el número de colisiones entre moléculas, lo que ayuda a mantener el refrigerante en estrecho contacto con las tuberías calentadas. Sin embargo, la industria nuclear tiende generalmente hacia tecnologías de enfriamiento “pasivas”, que funcionan incluso sin energía; un campo magnético mantenido activamente puede resultar algo difícil de vender, incluso si se demuestra su eficacia.

La configuración experimental.

La configuración experimental.

Una limitación de la tecnología es que la presión que ejerce es principalmente útil para enfriar pequeños puntos calientes en un sistema más grande; no puede hacer su trabajo en toda una compleja red de tuberías de refrigerante. Los reactores nucleares y las computadoras tienen fuertes productores de calor dentro y entre componentes relativamente fríos. Las configuraciones de sistema en un chip se adaptan aún mejor a esta idea, ya que permite que el sistema de enfriamiento haga el mejor uso de los cortos períodos de contacto entre el refrigerante y sus fuentes de calor precisas. Es cierto que pasará bastante tiempo antes de que la PC de juegos promedio necesite algo que se acerque a este nivel de capacidad de calor para ejecutar un motor de juego de vanguardia, pero muchos servidores y otras máquinas de trabajo ya buscan líquido para una mejor capacidad de enfriamiento.

Esta es la primera demostración práctica de un efecto que se ha debatido durante algún tiempo. Una gran ventaja es que podría usarse de manera plausible para aumentar los sistemas de refrigeración existentes con la adición de electroimanes colocados estratégicamente y una inyección de nanopartículas de magnetita. Los investigadores incluso sugieren que podría usarse para ayudar a hacer realidad los reactores de fusión. Al estar basado en una idea tan simple, este es un descubrimiento que podría estar rindiendo dividendos en una amplia variedad de áreas en el futuro.

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