El artículo "Universal patterns of radio-frequency heating in nanomaterial-loaded structures" publicado en Applied Materials Today en junio de 2021, investiga los patrones de calentamiento por radiofrecuencia en estructuras cargadas con nanomateriales. El estudio, liderado por Muhammad Anas y colaboradores [1], examina cómo la incorporación de nanomateriales afecta el calentamiento por radiofrecuencia en diversas configuraciones estructurales.

Los investigadores utilizaron COMSOL Multiphysics para modelar y analizar el comportamiento térmico de diferentes estructuras cargadas con nanomateriales bajo la influencia de campos electromagnéticos de radiofrecuencia. Sus hallazgos revelan patrones universales en el calentamiento de estas estructuras, lo que proporciona información valiosa para diferentes aplicaciones, desde la hipertermia en medicina hasta la síntesis de materiales y la ingeniería de dispositivos.

El estudio destaca la versatilidad y eficacia de COMSOL como herramienta para investigar fenómenos complejos de transferencia de calor y electromagnetismo en nanomateriales. Además, subraya la importancia de comprender los efectos del calentamiento por radiofrecuencia en estructuras cargadas con nanomateriales para optimizar su diseño y rendimiento en una variedad de aplicaciones tecnológicas y biomédicas.

Ejemplo de la librería de aplicaciones de COMSOL

En cuanto a ejemplos de la librería de aplicaciones y estrechamente relacionados con el tema del artículo se puede mencionar el modelo Specific Absorption Rate sar in the human brain [2]. Dicho modelo está resuelto utilizando el RF Module y Heat Transfer Module. Los científicos utilizan la tasa de absorción específica (SAR, por sus siglas en inglés) para determinar la cantidad de radiación que absorbe el tejido humano. Esta medida es especialmente importante para los teléfonos móviles, que irradian cerca del cerebro. El modelo estudia cómo una cabeza humana absorbe una onda radiada desde una antena y el aumento de temperatura que la radiación absorbida causa.

El aumento en el uso de equipos inalámbricos también ha incrementado la cantidad de energía de radiación a la que están expuestos los cuerpos humanos. Una propiedad común que mide la energía absorbida es el valor SAR (tasa de absorción específica) para determinar la cantidad de radiación que absorbe el tejido humano.

La geometría de la cabeza humana es la misma geometría (Phantom SAM) proporcionada por IEEE, IEC y CENELEC en sus especificaciones estándar de medidas de valor SAR. La geometría original se importó a COMSOL Multiphysics. Además, el modelo muestrea algunos parámetros de material con una función de interpolación volumétrica que estima la variación del tipo de tejido dentro de la cabeza.

Este modelo estudia cómo una cabeza humana absorbe una onda radiada desde una antena y el aumento de temperatura que esto causa. Ver la figura de la cabecera en donde se ilustra la geometría, la posición de la antena y la tasa de absorción SAR en unidades de W/kg, en el cerebro humano [2].

Referencias

[1] Muhammad Anas, Mazin M. Mustafa, Aniruddh Vashisth, Eftihia Barnes, Mohammad A. Saed, Lee C. Moores, Micah J. Green. Universal patterns of radio-frequency heating in nanomaterial-loaded structures. Applied Materials Today, Volume 23, June 2021, 101044. . Doi: https://doi.org/10.1016/j.apmt.2021.101044
[2] Galería de aplicaciones de COMSOL: Specific Absorption Rate (SAR) in the Human Brain