De bubbels die zich vormen op een verwarmd oppervlak creëren een kleine terugslag wanneer ze het verlaten, als de schop van een pistool dat losse flodders afvuurt. Nu onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago, onder financiering van NASA, hebben laten zien hoe deze minuscule kracht kan worden gebruikt om vloeibare koelvloeistof rond krachtige micro-elektronica te mengen - in de ruimte of op aarde.

De dampterugslagkracht "is niet goed bestudeerd, en is nooit toegepast, naar mijn weten, " zegt Alexander Yarin, UIC Distinguished Professor of Mechanical Engineering en senior auteur van de studie, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Microzwaartekracht .

"In vluchten naar Mars of de maan, apparatuur zoals computers genereren veel warmte, " zei Yarin. Naarmate de computers en chips kleiner worden en strakker worden verpakt, de productie van warmte wordt een beperking van de rekenkracht.

Ingenieurs hebben gekeken naar "pool-kokend, " die vloeistofkoelt bij een temperatuur nabij het kookpunt van de vloeistof. Bij het koken, alle warmte wordt geabsorbeerd bij het omzetten van de vloeistof in damp, zonder verdere temperatuurstijging totdat de faseverandering is voltooid.

Maar het gebrek aan zwaartekracht in de ruimte vormt een speciaal probleem voor het koken in het zwembad:de bubbels hebben geen drijfvermogen.

"Op aarde, de bubbels stijgen, en koude koelvloeistof komt binnen, ' zei Yarin. 'Maar in de ruimte, de bubbels stijgen niet. Ze blijven op het verzonken oppervlak, en kunnen samensmelten tot een isolerende damplaag, en het warmteafvoerproces wordt onderbroken.

"Je kunt mechanisch mengen proberen, maar een motor creëert ook warmte. Je kunt een sterk elektrisch veld proberen, maar dat produceert ook warmte en zorgt voor andere problemen, " zei hij. Beide methoden nemen ruimte in beslag en vereisen stroom.

Yarin en zijn collega's plaatsten twee warmtegenererende circuitchips rug aan rug. Door de spanning op de twee chips af te wisselen, ze waren in staat om het apparaat met ongeveer 1 centimeter per seconde heen en weer te laten slingeren door het koelmiddel.

"Als één chip werkt, het produceert bellen en een terugstootkracht. Dan de andere, en het duwt terug - genoeg om de chips in de koelvloeistof te laten slingeren en de bellen te laten vallen, ' zei Yarin.

"Het werkt met of zonder zwaartekracht - in de ruimte, precies zoals op aarde."

De onderzoekers toonden ook aan dat de kracht groter is naarmate de bellen kleiner en talrijker zijn, resulterend in een zwaai van grotere boog en snelheid. Nanovezels gemaakt van polymeer werden supersonisch op de chips geblazen, het creëren van een nanotextuur voor verhoogde bellenkiemvorming.

"Elke enkele bel werkt als straalaandrijving, " zei Sumit Sinha-Ray, Yarin's promovendus en co-auteur van de studie. "Als een bel een ondergedompeld oppervlak verlaat, het duwt het oppervlak terug. Je ziet het niet, omdat de bubbels klein zijn en het oppervlak groot. Maar we hebben de bubbels georganiseerd om de chip te laten slingeren."