Criado material que move calor numa direo e bloqueia calor na outra


Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 13/10/2021

Criado material que move calor numa dire

Tores entre as camadas de tomos bloqueiam o calor que atravessa as camadas, mas mantm um fluxo de calor ao longo das folhas.
[Imagem: Daniel Spacek & Pavel Jirak/Chalmers University]

Guiar o calor

Toda atividade gera calor, porque a energia escapa de tudo o que fazemos. E o calor tem a pssima mania de se espalhar em todas as direes.

A novidade que h uma nova forma de canalizar o calor em nvel microscpico: Um isolante trmico feito com uma tcnica inovadora consegue dirigir o calor, inibindo sua passagem em um sentido, e facilitando sua fuga em outro.

Shi Kim e seus colegas da Universidade de Chicago, nos EUA, empilharam camadas ultrafinas de materiais semicondutores umas sobre as outras, mas giraram levemente cada camada, criando um material com tomos alinhados na horizontal, mas no na vertical.

“Pense em um cubo de Rubik parcialmente acabado, com todas as camadas giradas em direes aleatrias,” descreveu Kim. “O que isso significa que, dentro de cada camada do cristal, ainda temos uma rede ordenada de tomos, mas se voc mover para a camada vizinha, voc no tem ideia de onde os prximos tomos estaro em relao camada anterior – os tomos so completamente confusos nesta direo. “

a mesma tcnica aplicada recentemente ao grafeno, que passa de isolante a supercondutor quando uma folha girada ligeiramente em um ngulo muito preciso, agora conhecido pelos fsicos como “ngulo mgico”, o que deu origem a um campo emergente de pesquisas batizado de flexotrnica.

A diferena aqui que Kim no trabalhou com grafeno, mas com um semicondutor monoatmico igualmente promissor, a molibdenita (MoS2).

O resultado um material que extremamente bom tanto em conter calor quanto em mov-lo, embora em direes diferentes, uma propriedade incomum em microescala e que pode ter aplicaes muito teis em eletrnica e outras tecnologias.

Criado material que move calor numa dire

O efeito obtido simplesmente girando as camadas de molibdenita.
[Imagem: Shi En Kim et al. – 10.1038/s41586-021-03867-8]

Condutividade termal seletiva

Uma combinao de alta e baixa condutividade termal em apenas um material pode ser muito til, sobretudo porque o efeito enorme: a equipe mediu um surpreendente fator de 900 na diferena no fluxo de calor nas duas direes.

“A combinao de excelente condutividade de calor em uma direo e excelente isolamento trmico na outra direo no existe na natureza,” disse o professor Jiwoong Park. “Esperamos que isso abra uma direo inteiramente nova para a fabricao de novos materiais.”

Por exemplo, tornar os chips de computador cada vez menores resulta em mais e mais energia passando por espao reduzidos, criando um ambiente com alta densidade de energia. Este novo material pode ajudar a retirar esse calor conduzindo-o criteriosamente por espaos mais frios, verdadeiras “rodovias de calor” dentro dos chips.

Bibliografia:

Artigo: Extremely anisotropic van der Waals thermal conductors
Autores: Shi En Kim, Fauzia Mujid, Akash Rai, Fredrik Eriksson, Joonki Suh, Preeti Poddar, Ariana Ray, Chibeom Park, Erik Fransson, Yu Zhong, David A. Muller, Paul Erhart, David G. Cahill, Jiwoong Park
Revista: Nature
Vol.: 597, pages 660-665
DOI: 10.1038/s41586-021-03867-8

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