I-Corps: High efficiency multi-material heat sink/storage by additive manufacturing

I-Corps:增材制造高效多材料散热器/存储

基本信息

  • 批准号:
    2334125
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-15 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this I-Corps project is the development of an additive manufacturing process to produce solid-state heat management systems using shape memory alloys (SMAs). SMAs benefits from a solid-solid phase transformation, which is of interest in many applications of heat sink/storage. However, there are challenges in processing of SMAs such as nickel titanium (NiTi) using conventional methods, which limits its design to simple geometries. The proposed technology overcomes these challenges by fabrication of SMAs through additive manufacturing methods. Heat management systems using NiTi may be additively manufactured using 3D printing technology. This technology may have a wide range of applications including heat sink/storage for satellites, telecommunication antennas, and consumer electronics. There is a growing need to develop better solid-state heat management systems driven by the need for safer and more environmentally friendly systems.This I-Corps project is based on the development of an additive manufacturing method to fabricate shape memory alloys into complex geometries. Shape memory alloys such as nickel titanium (NiTi) offer solid-solid phase change, which reduces the risk of leakage observed with other phase change materials. In addition, NiTi as a phase change material with high volumetric latent heat as well as excellent corrosion resistance has been reported to improve the efficiency for thermal storage systems. The proposed technology couples phase changing NiTi material with a high thermal conductivity material such as copper to produce energy storage and conversion systems. It has been demonstrated that using a sandwich of NiTi/Copper can increase the time to reach the critical temperature when compared to a copper heat sink alone. This result indicates that this may be used in a wide range of applications including heat sink/storage for satellites, telecommunication antennas, and overshoot controllers. Moreover, the reversible solid-solid martensite transformation eliminates the risks of leakage and reduces the cost of maintenance of these applications.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该I-Corps项目的更广泛的影响/商业潜力是开发使用形状内存合金(SMA)生产固态热管理系统的增材制造过程。 SMA受益于固体相变,这在许多散热器/存储的应用中都很感兴趣。但是,使用常规方法将SMA(NITI)等SMA(NITI)等挑战限制为简单的几何形状。提出的技术通过通过增材制造方法制造SMA来克服这些挑战。 使用NITI的热管理系统可以使用3D打印技术加在一起制造。 该技术可能具有广泛的应用,包括用于卫星,电信天线和消费电子产品的散热器/存储。 越来越需要开发出更好的固态热管理系统,该系统需要更安全,更环保的系统驱动。这项I-Corps项目基于增材制造方法的开发,以将形状的存储合金构成复杂的几何形状。 形状记忆合金(例如镍钛(NITI))提供固相变的相变,从而降低了其他相变材料观察到的泄漏风险。 此外,据报道,NITI作为具有高体积潜热以及出色的耐腐蚀性的相变材料,可提高储存系统的效率。 提出的技术伴侣使用高热电导率材料(例如铜)来改变NITI材料,以产生能量存储和转换系统。 已经证明,与仅铜散热器相比,使用NITI/铜三明治可以增加达到临界温度的时间。 该结果表明,这可以在广泛的应用中使用,包括卫星,电信天线和过冲控制器的散热器/存储空间。此外,可逆的固体固体马氏体转化消除了泄漏的风险,并降低了这些应用程序的维护成本。该奖项反映了NSF的法定任务,并且认为值得通过基金会的知识分子优点评估来获得支持,并具有更广泛的影响。

项目成果

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