Los investigadores han encontrado una forma inesperada de controlar la conductividad térmica de los materiales bidimensionales 2-D, lo que permitirá a los diseñadores electrónicos disipar el calor en los dispositivos electrónicos que usan estos materiales.
los materiales bidimensionales tienen una estructura en capas, con cada capa con enlaces fuertes horizontalmente, o "en plano", y enlaces débiles entre las capas, o "fuera del plano". Estos materiales tienen propiedades electrónicas y químicas únicas, y se mantienenpromesa de uso para crear dispositivos electrónicos flexibles, delgados y livianos.
Para muchas de estas aplicaciones potenciales, es importante poder disipar el calor de manera eficiente. Y esto puede ser complicado. En los materiales bidimensionales, el calor se conduce de manera diferente en el plano que fuera del plano.
Por ejemplo, en una clase de materiales en 2-D, llamados TMD, el calor se conduce a 100 vatios por metro por Kelvin W / mK en el avión, pero a solo 2 W / mK fuera del avión. Eso le da un"relación de anisotropía térmica" de aproximadamente 50.
Para comprender mejor las propiedades de conducción térmica de los materiales bidimensionales, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign UI y el Instituto de Investigación Toyota de América del Norte TRINA comenzaron a experimentar condisulfuro de molibdeno MoS2, que es un TMD
Los investigadores encontraron que, al introducir el trastorno en el MoS2, podían alterar significativamente la relación de anisotropía térmica.
Los investigadores crearon este trastorno al introducir iones de litio entre las capas de MoS2. La presencia de los iones de litio hace dos cosas simultáneamente: desalinea las capas del material 2-D y obliga al MoS2para reorganizar la estructura de sus átomos componentes.
Cuando la relación de iones de litio a MoS2 alcanzó 0.34, la conductividad térmica en el plano fue de 45 W / mK, y la conductividad térmica fuera del plano cayó a 0.4 W / mK, aumentando la relación de anisotropía térmica del material de 50 amás de 100. En otras palabras, el calor tiene más del doble de probabilidades de viajar en avión, a lo largo de la capa, en lugar de entre las capas.
Y eso fue tan bueno como fue posible. Agregar menos iones de litio hizo que la relación de anisotropía térmica fuera más baja. Agregar más iones también lo hizo más bajo. Pero en ambos casos, la relación se vio afectada de una manera predecible, lo que significa que los investigadores podrían sintonizarla conductividad térmica del material y la relación de anisotropía térmica.
"Este hallazgo fue muy contrario a la intuición", dice Jun Liu, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State y co-autor correspondiente de un artículo que describe el trabajo. "La sabiduría convencional ha sido la introducción del trastorno a cualquierel material disminuiría la relación de anisotropía térmica.
"Pero en base a nuestras observaciones, creemos que este enfoque para controlar la conductividad térmica se aplicaría no solo a otros TMD, sino a materiales 2D en general", dice Liu.
"Nos propusimos avanzar en nuestra comprensión fundamental de los materiales bidimensionales, y lo hemos hecho", agrega Liu. "Pero también aprendimos algo que probablemente sea de utilidad práctica para el desarrollo de tecnologías que utilizan 2-D materiales "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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