La gestione del calore rappresenta una sfida complessa per le tecnologie avanzate, dai data center AI ai veicoli spaziali. Con l’aumento delle esigenze energetiche, trovare modi più efficienti per dissipare il calore diventa fondamentale. A tal proposito, al Massachusetts Institute of Technology, un progetto guidato da Marco Graffiedi, dottorando del Dipartimento di Scienze e Ingegneria Nucleare, sta esplorando soluzioni innovative. Le quali potrebbero rivoluzionare sia le infrastrutture terrestri sia le missioni nello Spazio. Al centro della ricerca c’è una tecnica chiamata quenching, un metodo di trasferimento termico che permette di rimuovere il calore con una rapidità senza precedenti. Uno degli ostacoli principali è l’effetto Leidenfrost, fenomeno per cui un liquido estremamente freddo, come un combustibile criogenico, forma uno strato di vapore quando entra in contatto con superfici calde. Riducendo così l’efficienza dello scambio termico. Graffiedi sta sviluppando strategie per accelerare la scomparsa di tale film di vapore.
Ecco come diminuire il raffreddamento nelle future missioni spaziali
Le implicazioni di tale ricerca sono evidenti per il settore aerospaziale. Durante i viaggi spaziali, i serbatoi dei razzi devono mantenere costante la temperatura del carburante liquido. Anche minime variazioni termiche possono provocare la vaporizzazione del propellente, costringendo le navicelle a sfiatare parte del gas e a perdere carburante prezioso. Controllare il quenching a livello microscopico potrebbe ridurre o eliminare del tutto tali sprechi. Aprendo la strada a rifornimenti diretti in orbita e a missioni più lunghe ed efficienti.
Oltre alle applicazioni spaziali, il progetto si estende anche ai sistemi terrestri. Nei data center e nei supercomputer, la gestione del calore è diventata una priorità a causa della crescente domanda energetica dell’intelligenza artificiale. Graffiedi sta testando l’uso di liquidi dielettrici, non conduttivi, che assorbono calore attraverso l’ebollizione. I suoi esperimenti hanno dimostrato che l’applicazione di campi elettrici intensi può aumentare il critical heat flux, permettendo un raffreddamento efficiente anche in assenza di gravità.