Meget tynd film kan hjælpe med at styre varmestrømmen i fremtidige enheder

Purdue University forskere har demonstreret evnen af ​​en tynd film til at lede varme på kun dens overflader, identificere en potentiel løsning på overophedning i elektroniske enheder såsom telefoner og computere.

"Når du prøver at lave en elektronisk enhed, varmeafgivelsen er altid et problem, " sagde Xianfan Xu, Purdues James J. og Carol L. Shuttleworth professor i maskinteknik. "Så vi forsøger at give en forståelse af, hvordan varme kan spredes i disse fremtidige enheder."

Dette tyndfilmsmateriale er en topologisk isolator, som understøtter strømmen af ​​elektroner på dens overflade, men ikke i dens indre. Ingen undersøgelse havde endnu testet, om det samme var tilfældet for varme, indtil bekræftet af forskning offentliggjort den 23. januar i ACS Nano . Tidligere forskning har spekuleret i, at topologiske isolatorer kunne være nyttige til udvikling af spintroniske enheder, som koder information gennem elektronernes spins i modsætning til elektrisk ladning i nutidens elektronik.

Forskerne fandt ud af, at jo tyndere filmen er, jo højere varmeledningsevne. De opdagede også, at forholdet mellem termisk ledningsevne og elektrisk ledningsevne ved overfladen af ​​de topologiske isolatormaterialer kan være mere end 10 gange højere end Sommerfeld-værdien, som er den kendte værdi for de fleste metaller og halvledere bestemt af Weidemann-Franz-loven. Ved at lede varme på kun dens overflader i stedet for på tværs af hele filmen, dette materiale kan forhindre dele af en enhed i at varme op eller omdirigere varme.

Nu, efter at have identificeret denne egenskab ved varmeoverførsel i topologiske isolatorer, det næste trin er at finde ud af, hvordan man bruger dem til at manipulere varmestrømmen.

"Der er ikke mange måder at styre varmen på. Det er ikke elektricitet, hvor du kan tænde og slukke for det, " sagde Xu. "Men nu er der måske en chance for at gøre det."