Pesquisadores ajustam condutividade térmica de materiais em tempo real

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/07/2023

O feito é importante para a chamada "eletrônica do calor", ou fonônica.
[Imagem: Yingying Zhang et al. - 10.1038/s41467-023-38312-z]

Condutividade térmica ajustável

Pesquisadores alcançaram um controle inédito no fluxo de calor que um material conduz, alterando a condutividade térmica do material em tempo de voo.

Normalmente, a condutividade térmica de um material é um valor constante e imutável. Nos últimos anos, contudo, tornou-se possível a criação de transistores térmicos, de um interruptor para desligar o calor e até fazer o calor mover-se do frio para o quente.

Yingying Zhang e colegas da Universidade de Minnesota, nos EUA, conseguiram agora controlar a passagem de calor por um material na faixa de amplitude mais larga já obtida até hoje, e fazer isso por um processo de etapa única.

"Com esta pesquisa, alcançamos um ajuste recorde da condutividade térmica, mostrando a possibilidade de um gerenciamento térmico eficaz e do consumo de energia nos dispositivos eletrônicos que as pessoas usam todos os dias. Um sistema de gerenciamento térmico bem projetado e funcional permitirá uma melhor experiência do usuário e tornará os dispositivos mais duráveis," disse Xiaojia Wang, membro da equipe.

Eletrônica do calor

O material chave para o controle térmico é conhecido como cobaltita de lantânio-estrôncio (La_0.5Sr_0.5CoO₃), frequentemente usado em células de combustível.

O dispositivo foi construído usando um processo no qual os íons são direcionados para a superfície do material, o que permitiu sua manipulação com uma baixa voltagem. Com uma tensão de apenas 4 volts, a condutividade térmica do material pode ser alterada por um fator de 5.

O controle de estado sólido da condutividade térmica é de interesse excepcional para novos componentes, como diodos e interruptores térmicos, que estão sendo pesquisados para a emergente eletrônica do calor, ou fonônica.

"Este novo trabalho aplica esta abordagem no domínio das propriedades térmicas, onde o controle elétrico do comportamento físico é menos explorado. Nossos resultados estabelecem uma condutividade térmica continuamente ajustável com baixa potência em uma faixa impressionante, abrindo potenciais de aplicações em dispositivos bastante empolgantes," disse o professor Chris Leighton.

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