Solido

Università di Hokkaido, Sapporo, Giappone

Nell'elettronica moderna, molto calore viene prodotto come spreco durante l'uso, ecco perché i dispositivi in ​​uso diventano eccessivamente caldi e richiedono soluzioni di raffreddamento. Nell’ultimo decennio è stato testato il concetto di gestire tale calore tramite l’elettricità, portando allo sviluppo di transistor termici elettrochimici.

Attualmente vengono utilizzati transistor termici allo stato liquido, ma presentano limitazioni critiche: principalmente, qualsiasi perdita fa sì che il dispositivo smetta di funzionare.

Ora, un gruppo di ricerca dell’Università di Hokkaido ha sviluppato il primo transistor termico elettrochimico a stato solido. L'invenzione, descritta nella rivista Advanced Functional Materials, è più stabile ed 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", ha affermato il professor Hiromichi Ohta. "Il materiale attivo ha una conduttività termica variabile (k) e il materiale di commutazione viene utilizzato per controllare la conduttività termica del materiale attivo."

Il team ha costruito il suo 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 l'energia 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 a "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. L'unico inconveniente è stata 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", ha affermato 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."

Per ulteriori informazioni, contattare Sohail Keegan Pinto a Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.; +81 11-706-2185.

Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di giugno 2023 di Tech Briefs Magazine.

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