La solución de enfriamiento ultra delgada para dispositivos móviles desbloquea tecnología más delgada y de alto rendimiento

Diseño de UTLHP: la tubería de calor de bucle ultra delgado (UTLHP) se basa en una placa de cobre del tamaño de una tarjeta de crédito, con una estructura fina de mecha (material poroso) hecha de polvo de cobre sinterizado. La soldadura con láser garantiza una estructura hermética. La mecha en forma de rastrillo permite que el vapor escape, con agua como agente de enfriamiento. Una estructura del pilar evita la obstrucción y estabiliza el flujo, y una mecha secundaria permite un suministro de fluido estable, lo que permite la operación en cualquier posición. Crédito: Sasaki et al., 2025

Los científicos de la Universidad de Nagoya en Japón han desarrollado un innovador dispositivo de enfriamiento, una tubería de calor de bucle ultra delgada, que mejora significativamente el control de calor para los componentes electrónicos en teléfonos inteligentes y tabletas. Este avance gestiona con éxito los niveles de calor generados durante el uso intensivo de teléfonos inteligentes, lo que podría permitir el desarrollo de dispositivos móviles aún más delgados capaces de ejecutar aplicaciones exigentes sin sobrecalentarse o impedir el rendimiento.

La investigación, publicada en la revista aplicada en ingeniería térmica, aborda uno de los desafíos más críticos en la ingeniería de dispositivos móviles: enfriando efectivamente componentes cada vez más potentes dentro del espacio confinado de dispositivos móviles delgados.

La solución del equipo proporciona una gestión del calor más eficiente sin aumentar el grosor del dispositivo, lo que podría permitir a los fabricantes superar los límites de rendimiento mientras mantienen o incluso reduciendo el tamaño. Esto puede conducir a teléfonos inteligentes y tabletas de próxima generación que ofrecen un alto rendimiento sostenido sin comprometer el diseño o la experiencia del usuario.

Barreras de tamaño de rato

Un tubo de calor de bucle (LHP) es un dispositivo de transferencia de calor pasivo altamente eficiente que puede mover el calor de una ubicación a otra sin requerir energía externa. Funciona como una tubería de calor normal pero tiene una estructura más compleja que proporciona varias ventajas. Por ejemplo, un LHP tiene un “embalse” que actúa como un área de almacenamiento para líquido, lo que ayuda a mantener el sistema estable y garantizando una circulación suave.

Las tuberías de calor normales se mueven líquido en una ruta recta, pero un LHP tiene un diseño de circuito cerrado: el líquido se mueve continuamente a través del sistema en un bucle. Esto le permite transferir el calor a distancias más largas y manejar cargas de calor más altas, lo que lo hace ideal para electrónica avanzada. El sistema transporta calor sin el uso de electricidad al utilizar la acción capilar generada por un material poroso (estructura de esponja) llamada “mecha” para conducir una bomba.

La tubería de calor de circuito ultra delgado (UTLHP) se realizó creando una ruta de flujo en láminas delgadas de cobre, incluida una mecha hecha de polvo de cobre sinterizado (polvo de cobre compactado en una estructura sólida y porosa que usa calor o presión), y las soldándolas para formar una unidad sólida y precisa. El sistema utiliza agua como agente de enfriamiento dentro de los canales delgados de cobre. El agua absorbe el calor, se evapora, se mueve a un área más fría, se condensa hacia el líquido y se repite el ciclo.

El UTLHP se probó con diferentes cantidades de agua en múltiples posiciones para simular las diferentes orientaciones en las que sostenemos nuestros dispositivos móviles. El dispositivo puede transportar establemente 10 W de calor en direcciones verticales y horizontales. El tamaño del condensador en UTLHP anteriores era grande, lo que dificulta el montaje en dispositivos móviles. En este estudio, la compacidad se optimizó en base a modelos numéricos de la etapa de diseño, logrando tres características clave: delgadez, alto rendimiento y facilidad de inserción.

Con un grosor de solo 0.3 mm, el nuevo UTLHP se ajusta dentro de los teléfonos modernos delgados sin hacerlos más pesados, funciona de manera efectiva independientemente de cómo sostenga su teléfono y puede manejar los niveles de calor para tareas que intensifican la energía como el procesamiento de juegos y videos. Crédito: Sasaki et al., 2025

Cuando se convirtió en conductividad térmica, la capacidad de transporte de calor del dispositivo fue aproximadamente 45 veces mayor que la del cobre, y aproximadamente 10 veces mayor que las láminas de grafito. Tanto el cobre como el grafito son reconocidos por su excelente conductividad térmica. Esto indica que el nuevo dispositivo tiene una potencia de enfriamiento extremadamente alta a pesar de su ultracolía.

Además, debido a que se adhiere al tamaño estándar internacional para tarjetas inteligentes (sin contacto), el UTLHP puede usarse para tarjetas inteligentes cada vez más sofisticadas en el futuro.

Con un grosor de solo 0.3 mm, el nuevo UTLHP se ajusta dentro de los teléfonos modernos delgados sin hacerlos más pesados, funciona de manera efectiva independientemente de cómo sostenga su teléfono y puede manejar los niveles de calor para tareas que intensifican la energía como el procesamiento de juegos y videos.

“El dispositivo puede extender la duración de la batería al mantener los componentes a temperaturas óptimas y apoyar los diseños aún más delgados sin comprometer el rendimiento”, destacó el profesor Hosei Nagano, investigador de la Escuela de Ingeniería Graduada de la Universidad de Nagoya y autor principal.

“Este logro podría mejorar dramáticamente el rendimiento de los dispositivos móviles de próxima generación y se realizó en colaboración con investigadores de Porite Corporation, un fabricante global de metalurgias en polvo en Japón”.

Jun Sasaki, un estudiante de maestría en la Escuela de Graduados de Ingeniería y primer autor, explicó la necesidad de tecnologías avanzadas de gestión térmica que disipan eficientemente el calor generado en los dispositivos móviles.

“El desarrollo de una tecnología de enfriamiento efectiva es un problema urgente, ya que la acumulación de calor puede conducir a un rendimiento reducido del dispositivo, una vida útil acortada e incluso problemas de seguridad”, dijo.

Más información: Jun Sasaki et al, Desarrollo de un tubo de calor de bucle ultra delgado de 0.3 mm para una disipación de calor de 10 W en dispositivos móviles delgados, ingeniería térmica aplicada (2025). Doi: 10.1016/j.applthermaleng.2025.126230

Proporcionado por la Universidad de Nagoya

Cita: la solución de enfriamiento ultra delgada para dispositivos móviles desbloquea tecnología más delgada y de alto rendimiento (2025, 11 de abril) Recuperada el 11 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-ultra-thin-cooling-solution-mobile.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.