13.04.2023 by Aileen Sammler

Transistores térmicos electroquímicos de estado sólido: una nueva clase de transistores con gran potencial

Los transistores térmicos electroquímicos de estado sólido (SETT) son una nueva clase de transistores que pueden regular el flujo de calor aprovechando las propiedades electroquímicas de ciertos materiales. Se basan en el principio del acoplamiento termoelectroquímico, que permite la conversión eficaz y reversible de energía eléctrica en energía térmica.

Los SETT son cada vez más importantes porque tienen el potencial de revolucionar el campo de la gestión térmica, crucial para muchas aplicaciones como la electrónica, la conversión de energía y la refrigeración. Ofrecen una alternativa prometedora a la gestión térmica convencional que podría permitir sistemas de gestión térmica más compactos, energéticamente eficientes y rentables.

Primer desarrollo de un transistor térmico electroquímico de estado sólido

Científicos de la Universidad de Hokkaido han desarrollado un innovador transistor térmico electroquímico de estado sólido que puede utilizarse para controlar el flujo de calor mediante señales eléctricas.

Los transistores térmicos de estado líquido tradicionales tienen limitaciones críticas, ya que cualquier fuga hace que el dispositivo deje de funcionar. Un equipo dirigido por el profesor Hiromichi Ohta, del Instituto de Investigación de Ciencias Electrónicas de la Universidad de Hokkaido, construyó su transistor térmico a base de óxido de circonio estabilizado con óxido de itrio, que también actuaba como material de conmutación, y utilizó óxido de estroncio y cobalto como material activo. Se emplearon electrodos de platino para suministrar la energía necesaria para controlar el transistor. Los resultados mostraron que la conductividad térmica del material activo era comparable a la de algunos transistores térmicos de estado líquido, y que el dispositivo era estable a lo largo de diez ciclos de uso, lo que lo hacía más duradero que la mayoría de los transistores térmicos de estado líquido.

El transistor térmico de estado sólido consta de una estructura multicapa. Los electrodos superior e inferior son de platino, mientras que la capa activa es de óxido de estroncio y cobalto (SrCoOx). La estructura cristalina del óxido de estroncio y cobalto puede modificarse mediante OxidaciónLa oxidación puede describir diferentes procesos en el contexto del análisis térmico.oxidación y reducción electroquímicas a 280°C en aire. La conductividad térmica de la capa de óxido de estroncio cobalto totalmente oxidada, el llamado estado "encendido", es ~4 veces mayor que la conductividad térmica de una capa de estroncio cobalto totalmente reducida, el llamado estado "apagado". (Fuente: Yang et.al, Adv. Funct. Mater, 2023, 2214939)
Mediciones mediante NETZSCH PicoTR

Para medir la conductividad térmica de los transistores térmicos, el equipo de investigación utilizó el método de termoreflectancia en el dominio del tiempo NETZSCH PicoTR . Estamos muy orgullosos de haber contribuido a este desarrollo.

Esta revolucionaria tecnología ofrece nuevas posibilidades para la gestión térmica de la electrónica, allanando el camino hacia dispositivos más eficientes y fiables.

Para más información, descargue el siguiente artículo de investigación, publicado en Advanced Functional Materials Journal (Advancedsciencenews.com):

Más información sobre el método de termorreflexión en el dominio del tiempo