O controle eficaz da transferência de calor é importante para melhorar a eficiência energética. O diodo térmico é um dos elementos-chave do controle do fluxo de calor. Como o efeito de retificação atual encontrado em diodos eletrônicos, o fluxo de calor é facilmente mantido em uma direção em um diodo térmico, enquanto ele está obstruído na direção oposta. A retificação de calor considerável pode ser obtida usando uma junção de dois materiais sólidos com tendências opostas na condutividade térmica em função da temperatura. Este tipo de diodo térmico oferece escalabilidade e uma analogia simples do projeto de diodo elétrico.

Uma equipe liderada pelo Prof. Tong Peng dos Institutos Hefei de Ciências Físicas (HFIPS) da Academia Chinesa de Ciências (CAS) relatou que encontraram sulfetos de Ni _1-x Fe _x S, uma série de materiais que podem abrir novas maneiras de criar uma melhor retificação térmica.

Recentemente, a mesma equipe anunciou que construiu um novo diodo térmico com um material combinado de Ni _0,85 Fe _0,15 S e alumina, que exibiu desempenho superior a qualquer outro diodo térmico de estado sólido já relatado. Seu resultado atualizado foi publicado no Journal Revisão Física Aplicada .

Em seu estudo anterior, eles descobriram o salto abrupto de condutividade térmica na vizinhança da transição de fase de primeira ordem (FOPT) em Ni _1-x Fe _x S. A mudança de condutividade térmica é tão alta quanto 200%, o que sugere que os sulfetos são materiais promissores para projetar diodos térmicos de estado sólido.

Nesta base, eles construíram um diodo térmico com Ni _0,85 Fe _0,15 S (ligado por 10% em peso de Ag) e Al ₂ O ₃ como dois segmentos. O diodo térmico exibe excelente desempenho de retificação térmica. Quando a extremidade fria do diodo térmico é definida em 250 K, a um enviesamento de temperatura de 97 K, o coeficiente máximo de retificação térmica γ _max atinge 1,51.

Então eu _0,85 Fe _0,15 Sal ₂ O ₃ diodo térmico mostra vantagens sobre outros diodos térmicos de estado sólido. Nomeadamente, Está γ _max é o maior entre os valores relatados, entretanto, o enviesamento de temperatura solicitado para a condução γ _max é pelo menos 100 K inferior ao dos diodos térmicos relatados tendo γ _max valores.

O excelente efeito de retificação térmica do diodo térmico atual pode ter aplicações potenciais em sistemas de gerenciamento térmico, como refrigeração calórica e conversão de energia.

Além disso, com base em análises experimentais e teóricas sistemáticas, a equipe esclareceu como o fator de retificação térmica é afetado pela temperatura do terminal frio, a proporção de comprimento de Ni _0,85 Fe _0,15 S e Al ₂ O ₃ segmentos, e a nitidez do FOPT de Ni _0,85 Fe _0,15 S.

Esses novos resultados fornecem guias para projetar novos diodos térmicos de estado sólido no futuro.