Migliorare la gestione del calore nella microelettronica tramite stampa 3D
Materiali polimerici con maggiore conducibilità termica
Un gruppo di ricercatori del Skoltech (Skolkovo Institute of Science and Technology) ha sperimentato una formulazione di fotopolimero arricchito con fiocchi di nitruro di boro (boronitride flakes). È emerso un raddoppio della conducibilità termica, senza comprometterne la funzione isolante o la robustezza meccanica. Questa soluzione si presta per l’incapsulamento diretto di microchip, dove il materiale esterno spesso limita la dispersione del calore, a causa della sua scarsa conducibilità. La ricerca è pubblicata sulla rivista Polymers.
Componenti termoelettrici prodotti con stampa 3D
All’Institute of Science and Technology Austria (ISTA), sotto la guida della Prof.ssa Maria Ibáñez e del postdoc Shengduo Xu, è stato sviluppato un metodo di stampa estrusiva capace di produrre materiali termoelettrici con elevata efficienza e costi ridotti. Gli elementi realizzati offrono performance analoghe a prodotti convenzionali, consentendo anche un raffreddamento diretto. Il processo minimizza gli scarti di produzione e mantiene alte prestazioni a livello industriale, come evidenziato in riviste scientifiche e media specializzati.
Ottimizzazione geometrica di scambiatori termici mediante IA e stampa 3D
Un team della University of Illinois Urbana-Champaign ha applicato algoritmi di intelligenza artificiale per esplorare soluzioni geometriche avanzate nei scambiatori di calore. Il design ottenuto presenta canali ondulati e strutture piramidali che ampliano la superficie di scambio, migliorano la turbolenza del fluido e riducono ostacoli alla circolazione. Il risultato: scambiatori in metallo realizzati con fusione laser diretta (DMLS) che offrono tra il 30 % e il 50 % in più di densità di potenza rispetto alle versioni tradizionali.
Distribuzione uniforme del calore nella stampa con luce
Ricercatori australiani, citati da 3D‑grenzenlos e Nature, hanno ideato una tecnica definita Dynamic Interface Printing. Questa permette di controllare temperatura e flusso del materiale durante la stampa digitale con luce, grazie a vibrazioni acustiche che modellano il menisco del liquido stampabile. Il risultato è una gestione termica più uniforme, minori difetti e maggiore stabilità del processo, con velocità di stampa fino a 0,7 mm/s.
Aerogel di cellulosa per isolamento termico
Un’altra soluzione proviene dall’Empa (Laboratorio «Building Energy Materials and Components»), dove è stato sviluppato un aerogel di cellulosa stampabile in 3D ultraleggero, biodegradabile e con proprietà isolanti. Oltre a formare strutture complesse, questo materiale offre isolamento termico direzionale utile nella microelettronica e può resistere a cicli di essiccamento e reidratazione mantenendo forma e caratteristiche meccaniche.
Sintesi comparativa
| Approccio | Caratteristica distintiva | Vantaggio principale |
|---|---|---|
| Polimeri conduttivi (Skoltech) | Raddoppio della conducibilità termica | Clip dissipanti integrate nei chip |
| Materiali termoelettrici (ISTA) | Produzione efficiente e personalizzabile | Raffreddamento locale e generazione di energia |
| Scambiatori ottimizzati (Illinois) | Geometrie avanzate supportate da IA | Scambio termico più efficiente |
| Dynamic Interface Printing | Controllo termico durante la stampa con luce | Stampa più affidabile e priva di difetti |
| Aerogel di cellulosa (Empa) | Isolante biocompatibile direzionale | Componenti isolanti personalizzati |
