Vi sarete sicuramente imbattuti in una figura appiccicosa ed elastica che avete lanciato contro un muro e che lentamente si è afflosciata sul pavimento. È opinione comune che le dita dei gechi siano altrettanto appiccicose.
Tuttavia, se le dita dei gechi funzionassero con la stessa aderenza, sarebbe troppo difficile per un geco camminare o addirittura correre; i predatori apprezzerebbero molto questa mancanza di evoluzione. Se osserviamo più da vicino la zampa di un geco, le dita sono in realtà morbide e lisce. Le dita dei piedi si "attaccano" a una superficie solo quando le microfibre - chiamate setae - sono impegnate, facendo scivolare le dita parallelamente alla superficie.
Heat-Spring® di Indium Corporation prende spunto dalla natura: la malleabilità dell'indio riduce al minimo la resistenza superficiale e aumenta il flusso di calore. I picchi del disegno di Heat-Spring agiscono come le setae delle dita dei gechi, consentendo a Heat-Spring di aderire a una superficie: piuttosto che una molla elastica, l'adesione permette al materiale di rimanere in contatto durante il ciclo.
Le setae sono costituite dalla proteina beta cheratina. A livello nanoscopico, le forze intermolecolari delle setae determinano una forza adesiva compresa tra 1 e 1000 nanoNewton; un'adesione forte, che consente a un geco di correre in verticale a circa un metro al secondo, ma che impallidisce rispetto alla gamma di pressioni di Heat-Spring, che va da 35 a oltre 100 psi.
Gli scienziati di Indium Corporation erano in anticipo sulla curva evolutiva: quando Heat-Spring è stato progettato da Bob Jarrett e Jordan Ross anni fa, era per soddisfare l'esigenza dei clienti di sviluppare un materiale di interfaccia termica (TIM) ad alte prestazioni. I TIM polimerici convenzionali dell'epoca presentavano problemi intrinseci dovuti alla bassa conduttività dei polimeri. In meno di un annoÈ nato Heat-Spring. Al contrario, i ricercatori hanno stabilito che l'appiccicosità della punta del geco ha richiesto milioni di anni per svilupparsi, come testimoniato da un geco intrappolato nell'ambra del Cretaceo.
La molla termica all'indio ha subito molte iterazioni durante le prime fasi di progettazione - o forse dovremmo chiamarla "evoluzione" - in quanto i nostri inventori hanno cercato di capire come ridurre la resistenza di contatto modificando la forma superficiale dell'indio. Si tenga presente che l'aggiunta di un motivo riduceva anche l'area di contatto. Ciò sembrava controintuitivo rispetto ai principi del trasferimento termico. Tuttavia, poiché la resistenza termica è composta da tre principi fondamentali - conduttività di massa, resistenza di contatto e spessore della linea di legame - una parte dell'equazione potrebbe influenzare la resistenza totale più di un'altra. Poiché l'indio è morbido e ha un'elevata conduttività, gli inventori hanno potuto giocare con diverse superfici.
In che modo questo film di indio risolve le carenze dei TIM polimerici convenzionali (bassa conduttività e disallineamento termico tra il polimero e le cariche conduttive)? Secondo Jarrett: "L'indio ... è altamente conduttivo e altamente conforme alle superfici di interfaccia. Essendo un metallo, conduce il calore (e l'elettricità) con i suoi elettroni, quindi il disallineamento termico non è un problema. I polimeri, i semiconduttori e il riempimento ceramico dei TIM polimerici si affidano alle vibrazioni del reticolo per condurre il calore. Se le frequenze di vibrazione non coincidono, il trasferimento di calore si interrompe a ogni interfaccia all'interno del TIM. L'uso di un metallo conduttivo (come l'indio) evita completamente questo problema".
Nel mondo di oggi, Internet si sta intrecciando sempre di più con gli oggetti che usiamo di più: smart TV, orologi, frigoriferi, termostati, ecc. Questi dispositivi sono collegati a grandi centri dati, che consumano un'enorme quantità di energia. Per operare in modo più rapido, efficiente dal punto di vista energetico e sostenibile, il raffreddamento a immersione è una tecnica chiave utilizzata per la gestione termica di questi apparati informatici. I componenti sono "immersi" in un liquido o refrigerante termicamente conduttivo ma dielettrico e il calore viene dissipato facendo circolare il refrigerante. Heat-Spring è perfettamente adatto a questa applicazione grazie alla sua comprimibilità e al suo profilo elevato.
In un altro richiamo alla natura, Heat-Spring è realizzato in indio puro, un elemento sostenibile per il quale Indium Corporation offre un programma di recupero e riciclo. A seconda dell'applicazione, tuttavia, Heat-Spring è disponibile anche in diverse leghe, tra cui InSn, InAg e Sn+.
Con un sincero apprezzamento per l'evoluzione genetica che ha prodotto i gechi dalle zampe appuntite, i ricercatori di Indium Corporation guardano spesso al mondo naturale per trovare ispirazione e creatività nello sviluppo della prossima generazione di scienza dei materiali.
A cura del MarCom Specialist Christian Vischi.
