Был разработан эффективный, стабильный твердотельный электрохимический транзистор, открывающий новую эру в технологии терморегулирования.
В современной электронике большое количество тепла выделяется в виде отходов во время использования - вот почему такие устройства, как ноутбуки и мобильные телефоны, нагреваются во время использования и требуют решений для охлаждения. В последнее десятилетие была протестирована концепция управления этим теплом с помощью электричества, что привело к разработке электрохимических тепловых транзисторов - устройств, которые можно использовать для управления тепловым потоком с помощью электрических сигналов. В настоящее время используются жидкокристаллические тепловые транзисторы, но они имеют критические ограничения: главным образом, любая утечка приводит к прекращению работы устройства.
Исследовательская группа Университета Хоккайдо под руководством профессора Хиромичи Охты из Научно-исследовательского института электроники разработала первый твердотельный электрохимический термический транзистор. Их изобретение, описанное в журнале Усовершенствованные функциональные материалы, гораздо более стабилен и столь же эффективен, как современные жидкокристаллические тепловые транзисторы.
"Тепловой транзистор в целом состоит из двух материалов: активного материала и материала переключения", - объясняет Охта. "Активный материал обладает изменяемой теплопроводностью, и переключающий материал используется для управления теплопроводностью активного материала".
Команда сконструировала свой тепловой транзистор на основе стабилизированного оксидом иттрия оксида циркония, который также выполнял функцию переключающего материала, и использовала оксид кобальта стронция в качестве активного материала. Платиновые электроды использовались для подачи мощности, необходимой для управления транзистором.
Теплопроводность активного материала во включенном состоянии была сравнима с некоторыми тепловыми транзисторами в жидком состоянии. В целом, теплопроводность активного материала была в четыре раза выше в состоянии "включено" по сравнению с состоянием "выключено". Кроме того, транзистор был стабилен в течение 10 циклов использования, что лучше, чем у некоторых современных жидкокристаллических тепловых транзисторов. Это поведение было протестировано на более чем 20 отдельно изготовленных тепловых транзисторах, гарантируя воспроизводимость результатов. Единственным недостатком была рабочая температура около 300°C.
"Наши результаты показывают, что твердотельные электрохимические тепловые транзисторы потенциально могут быть столь же эффективными, как и жидкокристаллические электрохимические тепловые транзисторы, без каких-либо их ограничений", - заключает Охта. "Главным препятствием на пути разработки практичных тепловых транзисторов является высокое сопротивление коммутационного материала и, следовательно, высокая рабочая температура. Это будет в центре внимания наших будущих исследований".
Комментарии