Визуализация на новия материал, който предотвратява преминаването на топлина между слоевете (Daniel Spacek, Pavel Jirak) / Chalmers University)
Управлението на топлината е голямо предизвикателство в проектирането на електроника и обичайно се контролира с помощта на материали, които или провеждат, или изолират топлината. Сега един нов материал размива границата, като блокира топлината в една посока, но я провежда в другата.
Електронните устройства обичайно се нагряват – това е досаден страничен ефект, който влияе върху производителността им, а за да се справят с него, инженерите проектират какви ли не системи за отвеждане на топлина, за охлаждане, за вентилация.
Но тъй като електрониката продължава да намалява по размер, има все по-малко място за вграждане на охладителни или вентилационни системи, отбелязва NewAtlas. Съответно става все по-голямо предизвикателство чувствителните компоненти да се държат далеч от източниците на горещина.
Изследователи от Чикагския университет обаче намериха начин да направят материали, които са особено подходящи за целта. Вместо да са изолатори или проводници, тези нови материали могат да бъдат едновременно и двете: те предотвратяват преминаването на топлината в едната посока, но ѝ позволяват свободно движение в другата посока.
„Ако използваме материал, който едновременно провежда топлината и я изолира в различните посоки, то ние можем да отвеждаме топлината далеч от източника ѝ – например батерията – като същевременно избягваме по-крехките части на устройството”, обясни казва Ши Ен Ким, водещ автор на изследването.
Ключът е тънък филм от молибденов дисулфид. Обикновено това е чудесен проводник на топлина, но екипът е установил, че чрез подреждане на листове от материала и след това леко усукване на всеки от тях топлината не може напълно да премине между слоевете – поне не и вертикално. Все пак тя може да се движи хоризонтално през самия лист.
Техниката може да се използва за направата на термо-екрани, които не просто блокират топлината, но я транспортират в желана посока. Усуканият материал може да попречи на компоненти като батериите да нагряват чувствителната електроника в близост, но и да ги предпази от повреда от собствената им топлина.
От друга страна, техниката може да подобри електрониката и по други начини, например чрез създаване на по-ефективни термоелектрически генератори – устройства, които произвеждат електрически ток чрез температурната разлика между гореща и студена равнина.
Важно, според изследователите, е, че молибденовият дисулфид не само позволява този ефект. Те смятат, че има и редица други материали, които, при същата подредба, биха могли да изтеглят топлината.