En forsker i en blå handske holder en Solid-State Electrochemical Thermal Transistor og viser dens indviklede design til varmestyring.

13.04.2023 by Aileen Sammler

Elektrokemiske termiske transistorer i fast tilstand - en ny transistorklasse med stort potentiale

Solid-State Electrochemical Thermal Transistors (SETTs) er en ny klasse af transistorer, der kan regulere varmestrømmen ved at udnytte de elektrokemiske egenskaber i visse materialer. De følger princippet om termo-elektrokemisk kobling, som giver mulighed for effektiv og reversibel omdannelse af elektrisk energi til termisk energi.

SETT'er bliver mere og mere vigtige, fordi de har potentiale til at revolutionere varmestyringsområdet, som er afgørende for mange anvendelser som elektronik, energiomdannelse og køling. De tilbyder et lovende alternativ til konventionel varmestyring, som kan muliggøre mere kompakte, energieffektive og omkostningseffektive varmestyringssystemer.

Første udvikling af en elektrokemisk termotransistor i fast tilstand

Forskere fra Hokkaido University har nu udviklet en banebrydende elektrokemisk termotransistor i fast form, som kan bruges til at styre varmestrømmen gennem elektriske signaler.

Traditionelle termiske transistorer i flydende tilstand har kritiske begrænsninger, da enhver lækage vil få enheden til at holde op med at fungere. Et team under ledelse af professor Hiromichi Ohta ved Research Institute for Electronic Science på Hokkaido University konstruerede deres termiske transistor baseret på yttriumoxid-stabiliseret zirkoniumoxid, som også fungerede som koblingsmateriale, og brugte strontiumkobaltoxid som aktivt materiale. Platinelektroder blev brugt til at levere den nødvendige strøm til at styre transistoren. Resultaterne viste, at det aktive materiales Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne kunne sammenlignes med nogle termiske transistorer i flydende tilstand, og enheden var stabil over ti brugscyklusser, hvilket gjorde den mere holdbar end de fleste termiske transistorer i flydende tilstand.

Termisk transistordiagram med flere lag i fast tilstand, der illustrerer "on"- og "off"-tilstande med forskellige varmeledningsevner.
Den termiske transistor i fast tilstand består af en flerlagsstruktur. Den øverste og nederste elektrode består af platin, mens strontiumkoboltoxid (SrCoOx) bruges som aktivt lag. Strontiumkoboltoxidets krystalstruktur kan ændres på grund af elektrokemisk OxidationOxidation kan beskrive forskellige processer i forbindelse med termisk analyse.oxidation og reduktion ved 280 °C i luft. Varmeledningsevnen for det fuldt oxiderede strontiumkoboltoxidlag, den såkaldte "on"-tilstand, er ca. 4 gange højere sammenlignet med varmeledningsevnen for et fuldt reduceret strontiumkoboltlag, den såkaldte "off"-tilstand. (Kilde: Yang et.al, Adv. Funct. Mater, 2023, 2214939)
Målinger ved hjælp af NETZSCH PicoTR

For at måle varmeledningsevnen i termiske transistorer brugte forskerteamet NETZSCH Time Domain Thermoreflectance-metoden PicoTR. Vi er meget stolte over at have bidraget til denne udvikling.

Denne banebrydende teknologi giver nye muligheder for varmestyring i elektronik og baner vejen for mere effektive og pålidelige enheder.

Hvis du vil vide mere, kan du downloade følgende forskningsartikel - en publikation i Advanced Functional Materials Journal (Advancedsciencenews.com):

AI Overview
An error occurred. Please try again.