Solide

Jun 05, 2023

Dans l'électronique moderne, une grande quantité de chaleur est produite sous forme de déchets lors de l'utilisation. C'est pourquoi les appareils tels que les ordinateurs portables et les téléphones portables deviennent chauds pendant l'utilisation et nécessitent des solutions de refroidissement. Au cours de la dernière décennie, le concept de gestion de cette chaleur à l'aide d'électricité a été testé, conduisant au développement de transistors thermiques électrochimiques, des dispositifs qui peuvent être utilisés pour contrôler le flux de chaleur avec des signaux électriques. Actuellement, des transistors thermiques à l'état liquide sont utilisés, mais ont des limites critiques : principalement, toute fuite entraîne l'arrêt du fonctionnement de l'appareil.

Une équipe de recherche de l'Université d'Hokkaido dirigée par le professeur Hiromichi Ohta de l'Institut de recherche en sciences électroniques a mis au point le premier transistor thermique électrochimique à semi-conducteurs.Leur invention, décritedans la revue Advanced Functional Materials, est beaucoup plus stable et tout aussi efficace que les transistors thermiques à l'état liquide actuels.

"Un transistor thermique se compose en gros de deux matériaux, le matériau actif et le matériau de commutation", explique Ohta. "Le matériau actif a une conductivité thermique variable (????), et le matériau de commutation est utilisé pour contrôler la conductivité thermique du matériau actif."

L'équipe a construit son transistor thermique sur une base d'oxyde de zirconium stabilisée à l'oxyde d'yttrium, qui a également fonctionné comme matériau de commutation, et a utilisé de l'oxyde de cobalt et de strontium comme matériau actif. Des électrodes de platine ont été utilisées pour fournir la puissance nécessaire pour contrôler le transistor.

La conductivité thermique du matériau actif à l'état « activé » était comparable à certains transistors thermiques à l'état liquide. En général, la conductivité thermique du matériau actif était quatre fois plus élevée à l'état « activé » par rapport à l'état « désactivé ». De plus, le transistor était stable sur 10 cycles d'utilisation, mieux que certains transistors thermiques à l'état liquide actuels. Ce comportement a été testé sur plus de 20 transistors thermiques fabriqués séparément, garantissant que les résultats étaient reproductibles. Le seul inconvénient était la température de fonctionnement d'environ 300°C.

"Nos résultats montrent que les transistors thermiques électrochimiques à l'état solide ont le potentiel d'être tout aussi efficaces que les transistors thermiques électrochimiques à l'état liquide, sans aucune de leurs limitations", conclut Ohta. "Le principal obstacle au développement de transistors thermiques pratiques est la résistance élevée du matériau de commutation, et donc une température de fonctionnement élevée. Ce sera l'objet de nos futures recherches."

- Ce communiqué de presse a été initialement publié sur le site Web de l'Université d'Hokkaido