13.04.2023 by Aileen Sammler

Transistores térmicos eletroquímicos de estado sólido - uma nova classe de transistores com grande potencial

Os SETTs (Solid-State Electrochemical Thermal Transistors, transistores térmicos eletroquímicos de estado sólido) são uma nova classe de transistores que podem regular o fluxo de calor explorando as propriedades eletroquímicas de determinados materiais. Eles estão de acordo com o princípio do acoplamento termoeletroquímico, que permite a conversão eficiente e reversível de energia elétrica em energia térmica.

Os SETTs estão se tornando cada vez mais importantes porque têm o potencial de revolucionar o campo do gerenciamento térmico, que é crucial para muitas aplicações, como eletrônica, conversão de energia e refrigeração. Eles oferecem uma alternativa promissora para o gerenciamento térmico convencional que poderia permitir sistemas de gerenciamento térmico mais compactos, eficientes em termos de energia e econômicos.

Primeiro desenvolvimento de um transistor térmico eletroquímico de estado sólido

Cientistas da Universidade de Hokkaido desenvolveram um inovador transistor térmico eletroquímico de estado sólido, que pode ser usado para controlar o fluxo de calor por meio de sinais elétricos.

Os transistores térmicos tradicionais de estado líquido têm limitações críticas, pois qualquer vazamento faz com que o dispositivo pare de funcionar. Uma equipe, liderada pelo professor Hiromichi Ohta do Research Institute for Electronic Science da Universidade de Hokkaido, construiu seu transistor térmico com base em óxido de ítrio estabilizado com óxido de zircônio, que também atuou como material de comutação, e usou óxido de estrôncio e cobalto como material ativo. Foram empregados eletrodos de platina para fornecer a energia necessária para controlar o transistor. Os resultados mostraram que a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica do material ativo era comparável à de alguns transistores térmicos de estado líquido, e o dispositivo era estável em dez ciclos de uso, o que o tornava mais durável do que a maioria dos transistores térmicos de estado líquido.

O transistor térmico de estado sólido consiste em uma estrutura de várias camadas. O eletrodo superior e o inferior são compostos de platina, enquanto o óxido de cobalto e estrôncio (SrCoOx) é usado como camada ativa. A estrutura cristalina do óxido de cobalto e estrôncio pode ser modificada devido à OxidaçãoA oxidação pode descrever diferentes processos no contexto da análise térmica.oxidação e redução eletroquímica a 280°C no ar. A Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica da camada de óxido de estrôncio-cobalto totalmente oxidada, o chamado estado "ligado", é cerca de 4 vezes maior em comparação com a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica de uma camada de estrôncio-cobalto totalmente reduzida, o chamado estado "desligado". (Fonte: Yang et.al, Adv. Funct. Mater, 2023, 2214939)
Medições por meio do site NETZSCH PicoTR

Para medir a Condutividade térmicaA condutividade térmica (λ com a unidade W/(m-K)) descreve o transporte de energia - na forma de calor - por um corpo de massa como resultado de um gradiente de temperatura (veja a fig. 1). De acordo com a segunda lei da termodinâmica, o calor sempre flui na direção da temperatura mais baixa.condutividade térmica de transistores térmicos, a equipe de pesquisaarch usou o método de termorrefletância no domínio do tempo NETZSCH PicoTR . Estamos muito orgulhosos por termos contribuído para esse desenvolvimento.

Essa tecnologia inovadora oferece novas possibilidades para o gerenciamento térmico em eletrônicos, abrindo caminho para dispositivos mais eficientes e confiáveis.

Para saber mais, faça o download do seguinte artigo research - uma publicação no Advanced Functional Materials Journal (Advancedsciencenews.com):

Saiba mais sobre o método de termorrefletância no domínio do tempo