Del silicio al mar, controlando el calor en los navios modernos

Un equipo de investigadores de cinco universidades está trabajando para mantener frías las grandes naves modernas en ambientes extremos. Éstas, sobre todo las militares, poseen miles de ordenadores, luces y otros dispositivos electrónicos funcionando de manera simultánea. Toda esta parafernalia conlleva un efecto no deseado: la generación de temperaturas sumamente altas que requieren de sistemas de refrigeración avanzados.

Descripción: Microcanales para analizar la transferencia de calor y los efectos de refrigeraciónFoto: Rensselaer/Chih-Jung Kuo.

(NC&T) Debido a los crecientes niveles de energía que demanda el uso cada vez más amplio de dispositivos electrónicos, y también por la necesidad de que estos sistemas operen a velocidades muy rápidas en ambientes extremos, los investigadores necesitan encontrar nuevos métodos de enfriamiento para alargar la vida de la electrónica y mejorar el rendimiento de los sistemas.

Dirigida por la Universidad de Virginia, la investigación tiene como objetivo final el desarrollo de técnicas de refrigeración que puedan usarse para el control térmico a gran escala de sistemas electrónicos de alta potencia.

Los investigadores trabajarán para desarrollar técnicas de control térmico que reduzcan las temperaturas de los dispositivos por debajo de los 50 grados Celsius. Para lograr esto, cada universidad se valdrá de las áreas de especialización que mejor domina, ocupándose de diferentes aspectos de la investigación que se integrarán posteriormente, para ayudar a desarrollar la próxima generación de sistemas electrónicos extraordinariamente eficientes.

El Instituto Politécnico Rensselaer dirigirá la investigación en la parte consagrada a examinar la posibilidad de usar líquidos para enfriar los sistemas electrónicos. Los investigadores se centrarán en las interacciones en la interfaz entre los circuitos electrónicos calientes y un líquido, así como en determinar cómo integrar y manejar el enfriamiento de miles de fuentes generadoras de calor distribuidas sobre una amplia área.

En la incesante tarea de enfriar los nuevos chips que van surgiendo, estamos alcanzando el límite de lo que se puede lograr con la refrigeración por aire, de manera que muchos científicos están estudiando ahora los líquidos como un método alternativo para enfriar los circuitos electrónicos.

Los investigadores del Rensselaer trabajarán para descubrir los mecanismos que gobiernan el flujo de los fluidos y la transferencia de calor en los nuevos sistemas de enfriamiento para la electrónica. Como parte de ese proceso, estudiarán el flujo y los niveles de enfriamiento de diferentes líquidos a través de microdispositivos. Esto les ayudará a desarrollar modificaciones en la química de la superficie de los materiales, así como en parámetros relativos a la estructura, y también les permitirá averiguar cuáles son las configuraciones ideales de los microcanales, avanzando así en el uso de suspensiones de nanopartículas dentro de los refrigerantes líquidos para lograr mejorar la capacidad total de enfriamiento.

Proto 1, una revolucion en el campo de las extremidades artificiales

(NC&T) El logro es fruto de la labor de un equipo internacional dirigido por el Laboratorio de Física Aplicada (APL por sus siglas en inglés) de la Universidad Johns Hopkins.

Proto 1 es un sistema completo que, además, incluye un entorno virtual utilizado para la configuración clínica, el entrenamiento del paciente, y para registrar los movimientos de la extremidad, y las señales de control durante las investigaciones clínicas.

El equipo dirigido por el APL ha trabajado para lograr el desarrollo de un brazo que restaure las funciones significativas y la percepción sensorial de la extremidad natural.

Este progreso significa el primer gran paso en un ambicioso programa que tiene una duración de 4 años, e incluye a más de 30 socios, entre ellos, agencias gubernamentales, universidades y firmas privadas de Estados Unidos, Canadá y Europa.

El desarrollo de este primer prototipo durante el primer año del programa es un logro destacado en el camino hacia su objetivo, que es, proporcionar en el 2009 un brazo mecánico que imite con la mayor fidelidad posible las propiedades y la percepción sensorial de dicha extremidad biológica.

El grado avanzado de control natural y la retroalimentación sensorial integrada que se ha demostrado con Proto 1, son posibles gracias a la reinervación muscular selectiva (TMR, por sus siglas en inglés), una técnica de la cual es pionero el doctor Todd Kuiken del Instituto de Rehabilitación de Chicago (RIC, por sus siglas en inglés), que incluye la transferencia de los nervios residuales de una extremidad amputada hacia regiones musculares no utilizadas que estén lo bastante cerca del lugar de la lesión. En este caso, los nervios fueron transferidos hacia el área pectoral del paciente. Esto permite un uso más intuitivo de un brazo artificial y facilita el desarrollo de las sensaciones naturales de tacto y de fuerza de agarre.

Durante la evaluación clínica de la extremidad en el RIC, un paciente del doctor Kuiken, Jesse Sullivan, trabajador de líneas de alta tensión que perdió sus dos brazos a causa de un accidente con una fuerte descarga eléctrica, demostró una mejoría sustancial en pruebas funcionales tales como reubicar el dedo pulgar dependiendo de las características de cada acción de agarre, sacar una tarjeta de crédito de un bolsillo y apilar tazas, mientras controlaba su fuerza de agarre utilizando primariamente su retroalimentación sensorial y no su visión, entre otras "proezas".

El trabajo con pacientes como Sullivan fue decisivo para ayudar al equipo a comprender los atributos que los pacientes buscan en las nuevas extremidades artificiales. El sistema de extremidades también incluye una cubierta artificial semejante al aspecto externo de la extremidad natural, que se creó utilizando como referencia fotografías del paciente tomadas antes del accidente.