13.04.2023 by Aileen Sammler

Transistor termici elettrochimici a stato solido: una nuova classe di transistor con grandi potenzialità

I transistor termici elettrochimici a stato solido (SETT) sono una nuova classe di transistor in grado di regolare il flusso di calore sfruttando le proprietà elettrochimiche di alcuni materiali. Si basano sul principio dell'accoppiamento termo-elettrochimico, che consente di convertire in modo efficiente e reversibile l'energia elettrica in energia termica.

I SETT stanno diventando sempre più importanti perché hanno il potenziale per rivoluzionare il campo della gestione termica, che è cruciale per molte applicazioni come l'elettronica, la conversione energetica e la refrigerazione. Offrono una promettente alternativa alla gestione termica convenzionale che potrebbe consentire sistemi di gestione termica più compatti, efficienti dal punto di vista energetico ed economici.

Primo sviluppo di un transistor termico elettrochimico a stato solido

Gli scienziati dell'Università di Hokkaido hanno sviluppato un innovativo transistor termico elettrochimico allo stato solido, che può essere utilizzato per controllare il flusso di calore attraverso segnali elettrici.

I tradizionali transistor termici allo stato liquido presentano limitazioni critiche, poiché qualsiasi perdita causa l'interruzione del funzionamento del dispositivo.arcUn team, guidato dal professor Hiromichi Ohta dell'Istituto di Ricerca per le Scienze Elettroniche dell'Università di Hokkaido, ha costruito il proprio transistor termico sulla base di ossido di ittrio stabilizzato con ossido di zirconio, che fungeva anche da materiale di commutazione, e ha utilizzato l'ossido di stronzio cobalto come materiale attivo. Gli elettrodi di platino sono stati utilizzati per fornire l'energia necessaria al controllo del transistor. I risultati hanno mostrato che la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica del materiale attivo era paragonabile a quella di alcuni transistor termici allo stato liquido e che il dispositivo era stabile per oltre dieci cicli di utilizzo, il che lo rende più duraturo della maggior parte dei transistor termici allo stato liquido.

Il transistor termico a stato solido è costituito da una struttura multistrato. L'elettrodo superiore e quello inferiore sono costituiti da platino, mentre l'ossido di cobalto e stronzio (SrCoOx) è utilizzato come strato attivo. La struttura cristallina dell'ossido di stronzio cobalto può essere modificata dall'OssidazioneL'ossidazione può descrivere diversi processi nel contesto dell'analisi termica.ossidazione e dalla riduzione elettrochimica a 280°C in aria. La conducibilità termica dello strato di ossido di stronzio cobalto completamente ossidato, il cosiddetto stato "on", è ~4 volte superiore rispetto alla conducibilità termica di uno strato di stronzio cobalto completamente ridotto, il cosiddetto stato "off". (Fonte: Yang et.al, Adv. Funct. Mater, 2023, 2214939)
Misure per mezzo di NETZSCH PicoTR

Per misurare la Conduttività termicaLa conducibilità termica (λ con unità di misura W/(m-K)) descrive il trasporto di energia - sotto forma di calore - attraverso un corpo di massa come risultato di un gradiente di temperatura (vedi fig. 1). Secondo la seconda legge della termodinamica, il calore fluisce sempre nella direzione della temperatura più bassa.conduttività termica dei transistor termici, il team di ricercaarch utilizzato il metodo NETZSCH Time Domain Thermoreflectance PicoTR. Siamo molto orgogliosi di aver contribuito a questo sviluppo.

Questa tecnologia innovativa offre nuove possibilità per la gestione termica dell'elettronica, aprendo la strada a dispositivi più efficienti e affidabili.

Per saperne di più, scaricate il seguente articolo di ricercaarch - pubblicato su Advanced Functional Materials Journal (Advancedsciencenews.com):

Per saperne di più sul metodo della termoriflettanza nel dominio del tempo