Sem dúvida que já se deparou com uma figura pegajosa e esticada que se atira contra uma parede e que lentamente escorrega para o chão. Existe um equívoco comum de que os dedos dos pés das osgas são igualmente pegajosos.
No entanto, se os dedos das osgas funcionassem com essa mesma aderência, seria demasiado difícil para uma osga andar ou mesmo correr; os predadores iriam apreciar muito essa falta de evolução. Se olharmos mais de perto para a pata de uma osga, os dedos são de facto macios e suaves. Os dedos só se "agarram" a uma superfície quando as microfibras - chamadas setas - estão envolvidas, fazendo deslizar os dedos paralelamente à superfície.
A Heat-Spring® da Indium Corporation inspira-se na natureza: a maleabilidade do índio minimiza a resistência da superfície e aumenta o fluxo de calor. Os picos no padrão da Heat-Spring actuam como as cerdas nos dedos dos pés da osga, permitindo que a Heat-Spring adira a uma superfície - em vez de uma mola elástica, a adesão permite que o material permaneça em contacto durante o ciclo.
As cerdas são feitas da proteína beta queratina. Ao nível nanoscópico, as forças intermoleculares das cerdas resultam numa força adesiva de 1 a 1000 nanoNewtons; uma forte adesão - que permite a uma osga correr verticalmente a cerca de um metro por segundo - mas que não é nada em comparação com a gama de pressões de 35 psi a 100+ psi que o Heat-Spring consegue atingir.
Os cientistas da Indium Corporation estavam muito à frente da curva evolutiva: quando o Heat-Spring foi concebido por Bob Jarrett e Jordan Ross há alguns anos, foi para satisfazer a necessidade de um cliente de desenvolver um material de interface térmica (TIM) de alto desempenho. Na altura, os TIMs de polímeros convencionais tinham problemas inerentes devido à baixa condutividade dos polímeros. Em menos de um ano, nasceu o Heat-Spring. Por outro lado, os investigadores determinaram que a pegajosidade do dedo do pé da osga levou milhões de anos a desenvolver, como o demonstra uma osga presa num âmbar do Cretáceo.
A mola térmica de índio passou por muitas iterações ao longo das suas fases iniciais de conceção - ou talvez devêssemos chamar-lhe "evolução" - à medida que os nossos inventores tentavam compreender como poderiam reduzir a resistência de contacto alterando a forma da superfície do índio. Não esquecer que a adição de um padrão também reduzia a área de contacto. Isto parecia contra-intuitivo para os princípios da transferência térmica. No entanto, uma vez que a resistência térmica consiste em três princípios básicos - condutividade do volume, resistência de contacto e espessura da linha de ligação - uma parte da equação poderia afetar a resistência total mais do que outra. Dado que o índio é macio e tem uma elevada condutividade, os inventores podiam jogar com diferentes superfícies.
Como é que esta película de índio resolve as deficiências dos TIMs de polímeros convencionais (baixa condutividade e incompatibilidade térmica entre o polímero e as cargas condutoras)? De acordo com Jarrett: "O índio ... é altamente condutor e altamente compatível com as superfícies da interface. Uma vez que é um metal, conduz calor (e eletricidade) com os seus electrões, pelo que a incompatibilidade térmica não é um problema. Os polímeros, os semicondutores e o enchimento cerâmico dos TIMs de polímero baseiam-se nas vibrações da rede para conduzir o calor. Se as frequências de vibração não coincidirem, a transferência de calor é interrompida em cada interface dentro do TIM. A utilização de um metal condutor (como o índio) evita completamente esse problema".
No mundo atual, a Internet está cada vez mais interligada com as coisas que mais utilizamos: televisores inteligentes, relógios, frigoríficos, termóstatos, etc. Estes dispositivos estão ligados a grandes centros de dados, que consomem uma enorme quantidade de energia. Para funcionar mais rapidamente, com maior eficiência energética e de forma mais sustentável, o arrefecimento por imersão é uma técnica fundamental utilizada para a gestão térmica destes aparelhos informáticos. Os componentes são "imersos″ num líquido ou refrigerante termicamente condutor mas dielétrico, e o calor é dissipado através da circulação do refrigerante. O Heat-Spring é perfeitamente adequado para esta aplicação devido à sua compressibilidade e ao seu padrão de alto perfil.
Noutra referência à natureza, o Heat-Spring é feito de índio puro, um elemento sustentável para o qual a Indium Corporation fornece um programa de recuperação e reciclagem. No entanto, dependendo da aplicação, o Heat-Spring também está disponível numa variedade de ligas, incluindo InSn, InAg e Sn+.
Com um sincero apreço pela evolução genética que produziu as osgas de patas pegajosas, os investigadores da Indium Corporation olham frequentemente para o mundo natural em busca de inspiração e criatividade no desenvolvimento da próxima geração da ciência dos materiais.
Da autoria de Christian Vischi, especialista em MarCom.
