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Informática

Computador a calor pode ser construído com camuflagem termal

Com informações da Science - 17/05/2012

Processador a calor: escudo termal vira transístor para computação termal
Este inversor de calor pode ser o primeiro passo rumo à computação termal.
[Imagem: Yuki Sato/Supradeep Narayana]

Computação é simples

Os computadores - ou, mais precisamente, seus processadores - são feitos de transistores.

Mas não precisariam ser.

Transistores são essencialmente chaves, que ligam e desligam a corrente elétrica.

Arranjados de formas específicas, conhecidas como portas lógicas, chaves que ligam e desligam podem ser configuradas para dar respostas precisas.

Por exemplo, mostrar sempre "sim" na saída se duas entradas estão ligadas; ou mostrar "não" na saída se uma entrada estiver ligada e outra desligada.

A seguir, basta montar uma hierarquia suficientemente complexa dessas portas para que possa ser possível fazer qualquer cálculo.

Pesquisadores já demonstram isso criando um processador a ar, mas, com o capricho e a paciência necessários, pode-se fazer o mesmo com torneiras, que façam o papel de transistores, e água, que faça o papel da eletricidade.

Escudo térmico

Agora, dois cientistas da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, demonstraram que é possível fazer isso também com calor.

Supradeep Narayana e Yuki Sato demonstraram na prática que é possível construir um processador que funcione inteiramente com calor - um processador termal.

Ao contrário das outras possibilidades - como processadores de torneiras e água - esta ideia tem um interesse prático muito forte: os processadores térmicos poderiam funcionar diretamente com o calor do corpo, ou com o calor desperdiçado por motores de carros ou equipamentos industriais.

Narayana e Sato construíram um dispositivo que permite controlar o caminho pelo qual o calor se espalha, abrindo a possibilidade de criar dispositivos onde o espalhamento do calor possa ser controlado de forma similar ao controle da eletricidade.

O dispositivo se fundamenta no conceito de escudo contra o calor, uma espécie de "manto da invisibilidade para o calor", construído com metamateriais:

Esse escudo, proposto há pouco mais de dois meses por pesquisadores franceses, em princípio oculta os objetos de uma fonte de calor.

Mas o oposto também é verdadeiro, ou seja, o aparato também pode concentrar o calor em um ponto definido.

Processador a calor: escudo termal vira transístor para computação termal
Com o escudo termal, o fluxo de calor pode ser guiado de forma controlada, inclusive dando meia-volta e fluindo no sentido inverso ao caminho que seguiria normalmente.
[Imagem: Yuki Sato/Supradeep Narayana]

Corrente de calor

Uma "corrente de calor" é muito similar a uma corrente elétrica, sendo basicamente o fluxo de energia de um objeto mais quente para um objeto mais frio - ou do ponto mais quente de um objeto para seu ponto mais frio.

Mas o fluxo de calor segue um "caminho" muito simples: ele se espalha, formando o que os físicos chamam de "gradiente uniforme de temperatura", ou seja, a temperatura diminui ligeiramente em cada ponto conforme se afasta da fonte de calor.

O novo dispositivo era inicialmente um escudo termal, que impede que a corrente de calor flua por uma determinada região.

Ele consiste de um cilindro, do tamanho de uma pilha grande, formado por 40 camadas alternadas e concêntricas de borracha natural e silicone embebido com nitreto de boro, tudo mergulhado em uma gelatina termicamente condutora.

Em uma situação normal, o calor deveria fluir diretamente através da gelatina, criando um gradiente uniforme de temperatura em seu interior. Mas a presença das camadas alternadas - o escudo de calor - cria um espaço por onde o calor não flui, sem afetar seu fluxo pela gelatina.

Deixando um "oco" no interior das camadas, os cientistas inverteram esse comportamento, fazendo com que todo o calor fluísse apenas por esse miolo. Tudo conforme a teoria dos pesquisadores franceses.

Mas então os dois pesquisadores foram além, fazendo então o truque que os deixou entusiasmados com a possibilidade de construção de um "processador de calor".

Ao torcer a estrutura concêntrica, eles descobriram que o fluxo de calor simplesmente dá meia-volta, fluindo no sentido inverso ao caminho que segue na gelatina à sua volta.

O dispositivo se transformou, desta forma, em um "inversor de calor", que faz com que o fluxo de energia desvie-se em 180°.

Processador a calor

Com o inversor de calor, "a corrente de calor, tal como a corrente elétrica, pode ser vista como um meio que pode ser manipulado, controlado e processado," vislumbra Sato.

Segundo ele, usando seu inversor de calor juntamente com materiais, já conhecidos, cuja condutividade térmica depende da temperatura, o dispositivo pode guiar o fluxo de calor dependendo unicamente do calor em volta.

Esta será, segundo ele, a base da computação termal.

Bibliografia:

Artigo: Heat flux manipulation with engineered thermal materials
Autores: Supradeep Narayana, Yuki Sato
Revista: Physical Review Letters
Vol.: Accepted Friday May 04, 2012






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