Mecânica

Nanocola gruda e deixa o calor fluir

Nanocola gruda e deixa o calor fluir
A nanocola ajuda a sincronizar as vibrações dos átomos dos dois materiais, facilitando o transporte mais eficiente das partículas de calor - os fônons. [Imagem: Rensselaer/Ramanath]

Transferência de calor

Transferir calor é algo que deve ser sempre feito com o máximo de eficiência: seja para aproveitar o calor, seja para dissipá-lo.

É como transferir eletricidade: quanto melhor o fio ou cabo, maior será a eficiência do circuito e menor o desperdício de energia.

Mas calor não se transfere por fios - geralmente isto é feito ampliando a superfície de contato entre a fonte do calor e seu destino.

Ocorre que a simples interface entre dois materiais diferentes representa um empecilho à passagem livre do calor.

Agora, cientistas do Instituto Politécnica Rensselaer, nos Estados Unidos, descobriram uma solução para esse problema histórico.

Nanocola

A solução veio na forma de uma nanocola, uma forma de união entre dois materiais em nível atômico ou molecular.

Ela permitirá avanços desde o resfriamento de processadores de computador e LEDs até a coleta do calor do Sol para a geração termossolar de energia ou o aproveitamento do calor dos motores de automóveis.

Inserindo uma camada da nanocola entre uma placa de cobre e outra de silício - uma configuração adequada à dissipação de calor nos computadores - os pesquisadores obtiveram uma melhoria de quatro vezes na condutância termal na interface entre os dois materiais.

Medindo menos de um nanômetro de espessura, a nanocola consiste em uma camada de moléculas que formam fortes ligações entre o cobre - um metal - e o óxido de silício - uma cerâmica -, dois materiais que normalmente não grudam bem um no outro.

Partículas de calor

Segundo os pesquisadores, além melhorar a adesão entre os componentes, a nanocola ajuda a sincronizar as vibrações dos átomos dos dois materiais, facilitando o transporte mais eficiente das "partículas" de calor, chamadas fônons.

Eles avaliaram a nanocola em outras duplas metal-cerâmica, obtendo resultados similares.

"Esta técnica para ajustar a condutância termal, controlando a adesão por meio de uma nanocamada orgânica, funciona para vários conjuntos de materiais e oferece um novo mecanismo para a manipulação de várias propriedades na interface de diferentes tipos de materiais em nível atômico e molecular," disse Ganapati Ramanath, coordenador do estudo.

Bibliografia:

Bonding-induced thermal conductance enhancement at inorganic heterointerfaces using nanomolecular monolayers
Peter J. OBrien, Sergei Shenogin, Jianxiun Liu, Philippe K. Chow, Danielle Laurencin, P. Hubert Mutin, Masashi Yamaguchi, Pawel Keblinski, Ganpati Ramanath
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat3465




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