Al decenia, onderzoekers hebben het potentieel overwogen om hete elektronische apparaten te koelen door erop te blazen met hogesnelheidsluchtstralen. Echter, luchtstraalkoelsystemen worden tegenwoordig niet veel gebruikt. Twee van de grootste obstakels die het gebruik van deze systemen in de weg staan, is hun complexiteit en gewicht. Luchtstraalsystemen moeten van metaal zijn om de druk aan te kunnen die gepaard gaat met luchtstralen waarvan de snelheid meer dan 200 mijl per uur kan bedragen. En het luchtbehandelingssysteem kan complex zijn met veel discrete componenten die de luchtstroom regelen en de lucht naar de hotspots leiden waar koeling vereist is.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign hebben een nieuw type luchtstraalkoeler gedemonstreerd die eerdere belemmeringen voor straalkoelsystemen overwint. Door gebruik te maken van additieve fabricage, de onderzoekers creëerden een luchtstraalkoelsysteem in een enkel onderdeel dat hogesnelheidslucht op meerdere elektronica-hotspots kan richten. De onderzoekers vervaardigden het koelsysteem van sterke polymeermaterialen die bestand zijn tegen de zware omstandigheden die gepaard gaan met hogesnelheidsluchtstralen.

"De ontwerpvrijheid van additive manufacturing stelt ons in staat om koeloplossingen te creëren met afmetingen en vormen die voorheen niet mogelijk waren, " zei Willem Koning, Andersen-leerstoel en hoogleraar Mechanical Science and Engineering. "Dit opent echt een nieuwe wereld van mogelijkheden voor thermisch beheer."

Het onderzoek richtte zich op de warmteafvoer van krachtige elektronische apparaten. "De acute thermische beheerproblemen van elektronische apparaten met hoog vermogen komen voor in een groot aantal toepassingen, vooral in moderne datacenters en in elektrische voertuigen, waaronder vliegtuigen, auto, en terreinwagens, " zei Nenad Miljkovic, Universitair hoofddocent Mechanical Science and Engineering in Illinois en co-auteur van het gepubliceerde onderzoek.

De toepassingen van krachtige elektronische apparaten groeien snel - in elektrische auto's, zonnemachtssystemen, 5G-communicatie, en high-power computing met behulp van grafische verwerkingseenheden (GPU), om er een paar te noemen. De elektronische apparaten in deze systemen genereren warmte die moet worden verwijderd voor een effectieve en betrouwbare werking. In het algemeen, hoger vermogen resulteert in hogere prestaties. Helaas, hoger vermogen maakt het ook moeilijker om de warmte af te voeren. Er zijn nieuwe koeltechnologieën nodig om de groei van elektrische systemen te ondersteunen.

De krant, "Air Jet Impingement Cooling van elektronische apparaten met behulp van additief vervaardigde sproeiers, " werd gepubliceerd in het tijdschrift IEEE-transacties op componenten, Verpakking, en productietechnologie .