Створено матеріал, здатний одночасно проводити та ізолювати тепло

Контроль тепла - серйозна проблема в сучасній електроніці, яка найчастіше вирішується за рахунок матеріалів, що проводять або ізолюють теплове випромінювання. Новий матеріал розмиває цей кордон, блокуючи тепло в одному напрямку, але проводячи його в іншому.

Змінюючи конфігурацію плівки з дисульфіду молібдену, вчені виявили, що вона може виконувати дві зовсім різні функції одночасно

Електронні пристрої нагріваються - це дратівливий факт, який змушує організовувати конструкцію систем так, щоб вони не перегоріли під час роботи. Але в міру того як електроніка стає все менше, зменшується і місце для систем охолодження або вентиляції. У результаті охолодження чутливих компонентів стає все більш нетривіальним завданням.

У новому дослідженні команда з Чиказького університету знайшла спосіб створювати матеріали, які, здається, вирішують цю проблему хоча б частково. Замість того, щоб бути ізоляторами або провідниками, новика може виступати в ролі і того, і іншого одночасно, запобігаючи проникненню тепла в одному напрямку, але дозволяючи йому вільно переміщатися в іншому.

«Одна з найбільших проблем в електроніці - це подбати про нагрів в масштабі, тому що деякі компоненти електроніки дуже нестабільні при високих температурах», - пояснив Ші Ен Кім, провідний автор дослідження. «Але якщо ми можемо використовувати матеріал, який може одночасно проводити і ізолювати тепло в різних напрямках, то отримаємо можливість відводити тепло від джерела тепла (такого як, наприклад, акумулятор), при цьому уникаючи більш крихких частин пристрою».

Вся справа в тонкій плівці дисульфіду молібдену. Зазвичай це відмінний провідник тепла, але команда виявила, що, складаючи листи матеріалу, а потім злегка повертаючи кожен з них, можна заблокувати можливість пропускати теплове випромінювання між шарами по вертикалі. При цьому воно все ще може рухатися горизонтально через сам лист.

На практиці цей метод можна використовувати для створення теплових екранів, які не просто блокують тепло, а й відводять його. Це могло не тільки запобігти нагріванню компонентів, таких як батареї, що знаходиться поблизу чутливої електроніки, але і знизити ймовірність їх пошкодження власним же «спійманим» теплом.

Цей метод також може поліпшити електроніку та іншими способами: наприклад, шляхом створення більш ефективних термоелектричних генераторів - пристроїв, які виробляють електричний струм за рахунок різниці температур між гарячою і холодною сторонами. Дослідники припустили, що цей ефект швидше за все може бути викликаний не тільки дисульфідом молібдену - вони підозрюють, що інші матеріали в аналогічній конфігурації можуть досягати схожого ефекту.