Sólido

Jun 05, 2023

Na eletrônica moderna, uma grande quantidade de calor é produzida como resíduo durante o uso – é por isso que dispositivos como laptops e telefones celulares esquentam durante o uso e requerem soluções de resfriamento. Na última década, o conceito de gerenciar esse calor usando eletricidade foi testado, levando ao desenvolvimento de transistores térmicos eletroquímicos – dispositivos que podem ser usados ​​para controlar o fluxo de calor com sinais elétricos. Atualmente, os transistores térmicos de estado líquido estão em uso, mas têm limitações críticas: principalmente, qualquer vazamento faz com que o dispositivo pare de funcionar.

Uma equipe de pesquisa da Universidade de Hokkaido, liderada pelo professor Hiromichi Ohta, do Instituto de Pesquisa em Ciência Eletrônica, desenvolveu o primeiro transistor térmico eletroquímico de estado sólido.Sua invenção, descritana revista Advanced Functional Materials, é muito mais estável e tão eficaz quanto os atuais transistores térmicos de estado líquido.

"Um transistor térmico consiste basicamente de dois materiais, o material ativo e o material de comutação", explica Ohta. "O material ativo tem condutividade térmica variável (????), e o material de comutação é usado para controlar a condutividade térmica do material ativo."

A equipe construiu seu transistor térmico em uma base de óxido de zircônio estabilizada com óxido de ítrio, que também funcionou como material de comutação, e usou óxido de cobalto e estrôncio como material ativo. Eletrodos de platina foram usados ​​para fornecer a energia necessária para controlar o transistor.

A condutividade térmica do material ativo no estado "ligado" era comparável a alguns transistores térmicos de estado líquido. Em geral, a condutividade térmica do material ativo foi quatro vezes maior no estado "ligado" em comparação com o estado "desligado". Além disso, o transistor permaneceu estável por 10 ciclos de uso, melhor do que alguns transistores térmicos de estado líquido atuais. Esse comportamento foi testado em mais de 20 transistores térmicos fabricados separadamente, garantindo que os resultados fossem reprodutíveis. A única desvantagem era a temperatura operacional de cerca de 300°C.

"Nossas descobertas mostram que os transistores térmicos eletroquímicos de estado sólido têm potencial para serem tão eficazes quanto os transistores térmicos eletroquímicos de estado líquido, sem nenhuma de suas limitações", conclui Ohta. "O principal obstáculo para o desenvolvimento de transistores térmicos práticos é a alta resistência do material de comutação e, portanto, uma alta temperatura operacional. Esse será o foco de nossa pesquisa futura."

- Este comunicado de imprensa foi publicado originalmente no site da Universidade de Hokkaido