Pesi leggeri con la massima superficie
Le spugne metalliche sono utilizzate in molti ambiti, tra cui il raffreddamento e la filtrazione. Le innovative spugne metalliche della start-up Apheros vantano proprietà ineguagliabili.
La dottoressa Julia Carpenter del Complex Materials Group dell'ETH di Zurigo è la co-inventrice e la forza trainante della giovane azienda. Le sue spugne metalliche hanno una microstruttura unica. Rispetto ai prodotti esistenti, sono caratterizzate da un peso molto basso, da una superficie molto ampia e dalla capacità di assorbire i liquidi. Queste proprietà sono ottenute grazie a un metodo di produzione di nuova concezione, che consente di utilizzare queste spugne metalliche in diverse applicazioni.
Raffreddamento dei dispositivi elettronici
Entro il 2030, i dispositivi elettronici consumeranno il 23% dell'energia globale. Quasi la metà di questa percentuale, il 10% dell'energia globale, sarà utilizzata per raffreddare questi dispositivi. Oggi si utilizzano i cosiddetti "dissipatori di calore", che di solito sono supportati da ventilatori e sistemi di condizionamento ad alto consumo energetico. Per le applicazioni di fascia alta si utilizzano anche sistemi di raffreddamento a liquido con scambiatori di calore. Le spugne metalliche consentono un raffreddamento efficiente senza consumo di energia. Sono scambiatori di calore passivi ideali e non richiedono ventole o sistemi di condizionamento.
Produzione semplice
Julia Carpenter utilizza principalmente particelle di acciaio, nichel e rame per le sue spugne metalliche, che vengono stampate utilizzando uno speciale processo di schiumatura e sinterizzazione. Rispetto ai prodotti esistenti, le spugne metalliche di Apheros hanno una superficie da 100 a 1000 volte superiore.
"Le nostre spugne metalliche hanno una superficie da 100 a 1000 volte superiore a quella dei prodotti esistenti".Julia Carpenter
La struttura ad apertura e l'ampia superficie consentono un efficace raffreddamento passivo, poiché il calore viene scambiato sulla superficie e rilasciato nell'aria. Più grande è la superficie, più calore viene rilasciato.
Le spugne metalliche sono ultraporose, il che presenta un ulteriore vantaggio: sono molto leggere - non pesano nemmeno la metà dell'alluminio - e galleggiano sull'acqua se dotate di un rivestimento idrorepellente. Allo stato di base, le spugne assorbono i liquidi, anche quelli ad alta viscosità come il glicerolo. Naturalmente, le proprietà di base del metallo, come la conducibilità termica ed elettrica e la stabilità meccanica, vengono mantenute. Queste spugne sono adatte per le applicazioni in cui non è previsto l'uso di ventilatori o che sono raffreddate con liquidi (scambiatori di calore).
"Le spugne metalliche sono ultraporose e quindi molto leggere: galleggiano sull'acqua. "Julia Carpenter
Applicazioni in filtrazione, catalisi ed elettrodi per batterie
Le spugne metalliche di Apheros non sono adatte solo per applicazioni di raffreddamento, ma anche per la filtrazione e la catalisi. Quando si filtra l'olio, ad esempio, le spugne metalliche permettono di bruciare facilmente l'olio assorbito, rendendo il filtro nuovamente utilizzabile.
Nella catalisi, la spugna metallica agisce sia come catalizzatore diretto che come substrato catalitico. Ad esempio, le spugne potrebbero essere utilizzate nel processo Haber-Bosch per la produzione di ammoniaca o nell'elettrolisi per la produzione di idrogeno. I vantaggi delle spugne nella catalisi risiedono nella loro resistenza: sono molto più facili da maneggiare e pulire rispetto alla variante granulare attualmente utilizzata.
Julia Carpenter vede un'altra applicazione potenziale nel campo degli elettrodi per batterie. Qui sta lavorando con ricercatori dell'ETH e dell'Empa su progetti per sviluppare ulteriormente la tecnologia. Allo stesso tempo, il suo team sta lavorando alla produzione di prototipi per il raffreddamento a liquido.
"La nostra tecnologia è pronta".Julia Carpenter
Partenariati auspicati
Tutto è iniziato con la tesi di dottorato di Julia Carpenter, per la quale ha sviluppato le innovative spugne metalliche. Poiché il prodotto era quasi pronto per il mercato, ha deciso di commercializzare la sua invenzione. "La tecnologia è matura, il materiale è adatto o può essere facilmente personalizzato a seconda dell'applicazione", afferma Julia. ? stata presentata un'iscrizione al brevetto per le spugne metalliche. Julia è ora alla ricerca di partner che abbiano idee chiare per una fase di "proof of concept". Non importa se nel campo del raffreddamento, della filtrazione, della catalisi o degli elettrodi: Julia è aperta a tutto.
Contatti/Link:
Gruppo Materiali Complessi | ETH di Zurigo
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