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Mecânica

Nanoestrutura bloqueia calor com eficiência máxima

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/09/2019

Nanoestrutura bloqueia calor com eficiência máxima
Uma estrutura periódica minimiza a condução térmica para um nível recorde.
[Imagem: Ilari Maasilta]

Periodicidade contra o calor

Uma nanoestrutura mostrou-se capaz de prover o melhor isolamento térmico já fabricado em nanoescala.

O controle do transporte de calor nessa escala é crucial em aplicações como a conversão termoelétrica, a refrigeração e a detecção de calor bolométrica, usada pela astronomia nas observações em infravermelho.

As estruturas termicamente isolantes consistem em finas placas de nitreto de silício contendo uma matriz periódica de orifícios em duas direções - essas estruturas são genericamente conhecidas como cristais fotônicos.

Em princípio, qualquer outro material pode ser usado, já que o efeito é gerado pela periodicidade da matriz de orifícios, e não pelas características do material onde é feita a perfuração.

De fato, Yaolan Tian e seus colegas da Universidade Jyvaskyla, na Finlândia, demonstraram que existe uma estrutura periódica ideal, que minimiza a condução térmica a um nível recorde: um período de cerca de 10 micrômetros entre os orifícios.

Além disso, eles calcularam que, se as superfícies laterais do furo puderem ser fabricadas com precisão atômica, a condução de calor poderá ser reduzida ainda mais com estruturas de período maiores.

Os pesquisadores finlandeses já estão em contato com equipes envolvidas na fabricação de observatórios espaciais, onde lidar com o calor é crucial para aumentar a sensibilidade e a resolução das imagens.

"No futuro, usaremos esses resultados para melhorar os detectores de radiação infravermelha sensíveis para futuras pesquisas espaciais, em colaboração com a NASA," anunciou o professor Ilari Maasilta.

Bibliografia:

Artigo: Minimizing Coherent Thermal Conductance by Controlling the Periodicity of Two-Dimensional Phononic Crystals
Autores: Yaolan Tian, Tuomas A. Puurtinen, Zhuoran Geng, Ilari J. Maasilta
Revista: Physical Review Applied
Vol.: 12, 014008
DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.014008






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