p (Phys.org) —Os pesquisadores construíram o diodo térmico mais quente até hoje, que opera a temperaturas superiores a 600 K (326 ° C). Os diodos térmicos podem servir como blocos de construção de futuros computadores térmicos, que poderia funcionar em temperaturas nas quais os computadores eletrônicos de hoje superaqueceriam rapidamente e parariam de funcionar. p Os pesquisadores, O professor assistente Sidy Ndao e o estudante de graduação Mahmoud Elzouka no Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais da Universidade de Nebraska-Lincoln, publicaram um artigo sobre o diodo NanoThermoMechanical em uma edição recente da Nature's Relatórios Científicos .

p "Demonstramos a base do que poderia ser o computador térmico do futuro, e funciona em temperaturas muito altas, "Ndao disse Phys.org . "Para quem também trabalha ativamente com refrigeração de eletrônicos, faz você se perguntar 'E se parássemos de resfriar os eletrônicos todos juntos?'

p "Ao contrário da eletrônica, A memória nanoThermoMecânica e os dispositivos lógicos usam calor em vez de eletricidade para registrar e processar dados; portanto, eles podem operar em ambientes hostis onde os componentes eletrônicos normalmente falham. Alguns exemplos incluem a exploração do planeta Vênus com temperatura média acima de 400 ° C, e perfuração de terras profundas para petróleo e energias geotérmicas. Igualmente importante é a oportunidade que esta tecnologia apresenta para a recuperação de calor residual com o desenvolvimento de baterias térmicas. ”

p A função de um diodo térmico é permitir que o calor flua principalmente em uma direção, mas não na outra, semelhante a como um diodo eletrônico permite que a corrente elétrica flua principalmente em uma direção. Essa capacidade de controlar a direção do fluxo permite que os diodos produzam dois níveis distintos de um sinal, formando a base para os níveis lógicos binários "0" e "1".

p O novo diodo térmico atinge dois níveis distintos de fluxo de calor, controlando a distância entre duas superfícies:um terminal móvel e um terminal estacionário. Os pesquisadores mostraram que a mudança das temperaturas relativas dos dois terminais muda o tamanho da lacuna entre eles, que muda a quantidade de transferência de calor, que por sua vez depende da direção do fluxo de calor.

p Esta é a primeira vez que a relação entre esses quatro fatores - temperatura, lacuna de separação, taxa de transferência de calor, e direção do fluxo de calor - foi explorada para uso em um diodo térmico.

p Todo o dispositivo consiste em 24 pares de terminais móveis e fixos, junto com dois microaquecedores de película fina de platina que controlam e medem independentemente as temperaturas de cada par de terminais. Quando o terminal fixo está mais quente do que o terminal móvel, a lacuna é grande, resultando em uma baixa taxa de transferência de calor. Quando o terminal móvel fica mais quente do que o terminal fixo, o terminal móvel se aproxima do terminal fixo e a lacuna diminui, levando a uma maior taxa de transferência de calor.

p Nesta escala, a transferência de calor ocorre fisicamente devido a um processo chamado radiação térmica de campo próximo, que resulta principalmente do tunelamento de ondas de superfície evanescentes entre duas superfícies próximas. Esta demonstração é a primeira vez que a radiação térmica de campo próximo foi usada para operar um diodo térmico em altas temperaturas. Fazer isso tem sido difícil devido aos desafios técnicos no controle da lacuna em nanoescala.

p Testes mostraram que o diodo térmico pode operar em temperaturas de até 600 K, e os pesquisadores esperam que temperaturas mais altas com desempenho aprimorado sejam possíveis por meio da otimização do projeto.

p Outro benefício do método é que o diodo térmico pode ser facilmente implementado, uma vez que não requer materiais exóticos, mas em vez disso, usa técnicas padrão já conhecidas na indústria de semicondutores. p © 2017 Phys.org