Solido

Jun 05, 2023

Nell'elettronica moderna, una grande quantità di calore viene prodotta come rifiuto durante l'uso: ecco perché dispositivi come laptop e telefoni cellulari si riscaldano durante l'uso e richiedono soluzioni di raffreddamento. Nell’ultimo decennio, il concetto di gestire questo calore utilizzando l’elettricità è stato testato, portando allo sviluppo di transistor termici elettrochimici, dispositivi che possono essere utilizzati per controllare il flusso di calore con segnali elettrici. Attualmente vengono utilizzati transistor termici allo stato liquido, ma presentano limitazioni critiche: principalmente, qualsiasi perdita fa sì che il dispositivo smetta di funzionare.

Un gruppo di ricerca dell'Università di Hokkaido guidato dal professor Hiromichi Ohta presso l'Istituto di ricerca per la scienza elettronica ha sviluppato il primo transistor termico elettrochimico a stato solido.La loro invenzione, descrittanella rivista Advanced Functional Materials, è molto più stabile e altrettanto efficace degli attuali transistor termici allo stato liquido.

"Un transistor termico è costituito sostanzialmente da due materiali, il materiale attivo e il materiale di commutazione", spiega Ohta. "Il materiale attivo ha una conduttività termica variabile (????) e il materiale di commutazione viene utilizzato per controllare la conduttività termica del materiale attivo."

Il team ha costruito il transistor termico su una base di ossido di zirconio stabilizzata con ossido di ittrio, che fungeva anche da materiale di commutazione, e ha utilizzato ossido di stronzio cobalto come materiale attivo. Elettrodi di platino venivano utilizzati per fornire la potenza necessaria per controllare il transistor.

La conduttività termica del materiale attivo nello stato "acceso" era paragonabile a quella di alcuni transistor termici allo stato liquido. In generale, la conduttività termica del materiale attivo era quattro volte superiore nello stato "acceso" rispetto allo stato "spento". Inoltre, il transistor era stabile per 10 cicli di utilizzo, migliore di alcuni attuali transistor termici allo stato liquido. Questo comportamento è stato testato su più di 20 transistor termici fabbricati separatamente, garantendo che i risultati fossero riproducibili. L'unico inconveniente era la temperatura operativa di circa 300°C.

"I nostri risultati mostrano che i transistor termici elettrochimici allo stato solido hanno il potenziale per essere altrettanto efficaci dei transistor termici elettrochimici allo stato liquido, senza alcuna delle loro limitazioni", conclude Ohta. "L'ostacolo principale allo sviluppo di transistor termici pratici è l'elevata resistenza del materiale di commutazione, e quindi un'elevata temperatura operativa. Questo sarà il fulcro della nostra ricerca futura."

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web dell'Università di Hokkaido