p Estruturas tridimensionais de nitreto de boro podem ser o material certo para manter resfriados os pequenos aparelhos eletrônicos, de acordo com cientistas da Rice University. p Os pesquisadores do arroz Rouzbeh Shahsavari e Navid Sakhavand concluíram a primeira análise teórica de como o nitreto de boro 3-D pode ser usado como um material ajustável para controlar o fluxo de calor em tais dispositivos.

p O trabalho deles foi publicado este mês na revista American Chemical Society. Materiais Aplicados e Interfaces .

p Em sua forma bidimensional, nitreto de boro hexagonal (h-BN), também conhecido como grafeno branco, se parece com a forma de carbono com a espessura de um átomo conhecida como grafeno. Uma diferença bem estudada é que o h-BN é um isolante natural, onde o grafeno perfeito não apresenta barreira à eletricidade.

p Mas como o grafeno, h-BN é um bom condutor de calor, que podem ser quantificados na forma de fônons. (Tecnicamente, um fônon é uma parte - uma "quase-partícula" - em uma excitação coletiva de átomos.) Usar nitreto de boro para controlar o fluxo de calor parecia digno de um olhar mais atento, Shahsavari disse.

p "Normalmente, em todos os eletrônicos, é altamente desejável retirar o calor do sistema da forma mais rápida e eficiente possível, "ele disse." Uma das desvantagens da eletrônica, especialmente quando você tem materiais em camadas em um substrato, é que o calor se move muito rapidamente em uma direção, ao longo de um plano condutor, mas não tão bom de camada para camada. Múltiplas camadas de grafeno empilhadas são um bom exemplo disso. "

p O calor se move balisticamente através de planos planos de nitreto de boro, também, mas as simulações de Rice mostraram que estruturas 3-D de planos h-BN conectados por nanotubos de nitreto de boro seriam capazes de mover fônons em todas as direções, seja no plano ou entre planos, Shahsavari disse.

p Os pesquisadores calcularam como os fônons fluiriam por quatro dessas estruturas com nanotubos de vários comprimentos e densidades. Eles descobriram que as junções de pilares e aviões agiam como semáforos amarelos, não parando, mas diminuindo significativamente o fluxo de fônons de uma camada para outra, Shahsavari disse. Tanto o comprimento quanto a densidade dos pilares afetaram o fluxo de calor:pilares mais e / ou mais curtos retardaram a condução, enquanto pilares mais longos apresentavam menos barreiras e, portanto, aceleravam as coisas.

p Embora os pesquisadores já tenham feito junções de grafeno / nanotubo de carbono, Shahsavari acreditava que tais junções para materiais de nitreto de boro poderiam ser tão promissoras. "Dadas as propriedades isolantes do nitreto de boro, eles podem permitir e complementar a criação de 3-D, nanoeletrônica baseada em grafeno.

p "Este tipo de sistema de gerenciamento térmico 3-D pode abrir oportunidades para interruptores térmicos, ou retificadores térmicos, onde o calor fluindo em uma direção pode ser diferente da direção reversa, "Shahsavari disse." Isso pode ser feito mudando a forma do material, ou alterando sua massa - digamos que um lado seja mais pesado que o outro - para criar uma chave. O calor sempre prefere ir por um lado, mas na direção inversa seria mais lento. "