これまで携帯電話の冷却システムには、ワックスや脂肪酸など相変化材料（PCM）が使われてきた。PCMは、個体から液体に変化する際にデバイスが発する熱を吸収する。しかし、固体と液体との相転移（固液相転移）時に交換できるエネルギーの総量は比較的少ない。

一方、水の液気相転移は、PCMの固液相転移と比較すると約10倍ものエネルギーを交換できる。今回、研究チームは、金属有機構造体（MOF）に着目した。MOFは空隙率が高く、空気中から水分を取り込んで熱を帯びたときに水蒸気を発散する。多量の水分を保持できるため、より多くの熱を逃がすことが可能だ。

「MOFはまだ非常に高価なので、大規模な利用には向いていない。私たちの実験では、実際にMOFを電子機器の冷却で役立てられることを示している。0.3g未満の使用で著しい冷却効果を得られた」とRuzhu Wang教授は語る。

MIL-101（Cr）と呼ばれるMOFを使って実験したところ、MOFのコーティングを厚くするにつれて冷却効果は高まった。16cm2のアルミシートを加熱する実験では、60℃に達するまでにかかった時間はMIL-101（Cr）コーティングなしで5.2分だったのに対し、コーティングありの場合、厚さ198μmで11.7分、最も厚い516μmで19.35分だった。

また、実際のデバイスでの冷却効果を実証するために、MIL-101（Cr）をコーティングしたヒートシンクをマイクロコンピュータで検証したところ、コーティングなしのヒートシンクと比べて、15分間の高負荷作業時にチップの温度を最大で7℃下げることができた。

MIL-101（Cr）は、熱源がなくなると空気中から水分を再吸収して、急速に元の状態に戻ることもできる。そのため、この方法は、携帯電話、充電バッテリー、通信基地局のような常時稼働ではないデバイスに適している。

今後、研究チームは材料の熱伝導度の改良を予定している。水分が完全になくなると、乾燥したコーティングはデバイスの放熱に悪影響を及ぼす要因になるが、研究チームは、グラフェンのような熱伝導添加材を組み込むことで、問題を解決できるかもしれないと考えている。

（fabcross for エンジニアより転載）