Registrer deg nå

Logg Inn

Mistet Passord

Mistet passordet ditt? Vennligst skriv inn E-postadressen din. Du vil motta en lenke og opprette et nytt passord via e-post.

Legg til innlegg

Du må logge inn for å legge til innlegget .

Legg til spørsmål

Du må logge inn for å stille et spørsmål.

Logg Inn

Registrer deg nå

Velkommen til Scholarsark.com! Registreringen din gir deg tilgang til å bruke flere funksjoner på denne plattformen. Du kan stille spørsmål, gi bidrag eller gi svar, se profiler til andre brukere og mye mer. Registrer deg nå!

Hvordan kan vi designe elektroniske enheter som ikke overopphetes?

En ny termisk transistor kan bidra til å lede varme bort fra ømfintlige elektroniske komponenter og også isolere dem mot brikke- og kretsfeil. Du har kjent varmen før – smarttelefonen som varmer mens du kjører en navigasjonsapp eller den bærbare datamaskinen som blir for varm for fanget ditt.

Varmen som produseres av elektroniske enheter gjør mer enn å irritere brukere. Varmeinduserte hulrom og sprekker kan føre til at sjetonger og kretser svikter.

En ny teknologi tar sikte på å beskytte elektronikk mot varmes skadelige effekter. | Illustrasjon av Kevin Craft

Nå har et Stanford-ledet ingeniørteam utviklet en måte å ikke bare håndtere varme på, men hjelp til å dirigere den bort fra ømfintlige enheter. Skriver inn Fremtidens kardiologer kan kanskje overtale, forskerne beskriver en termisk transistor - en nanoskalabryter som kan lede varme bort fra elektroniske komponenter og isolere dem mot dens skadelige effekter.

«Å utvikle en praktisk termisk transistor kan være en endring i hvordan vi designer elektronikk," sa seniorforfatter Kenneth Goodson, professor i maskinteknikk.

Forskere har forsøkt å utvikle varmebrytere i årevis. Tidligere termiske transistorer viste seg å være for store, for sakte og ikke følsom nok til praktisk bruk. Utfordringen har vært å finne en nanoskalateknologi som kan slås av og på gjentatte ganger, har en stor varmt-til-kjølig byttekontrast og ingen bevegelige deler.

Hjulpet av elektroingeniør Erik Pop og materialviter Yi Cui, Goodsons team overvant disse hindringene ved å starte med et tynt lag molybdendisulfid, en halvledende krystall som består av lagdelte ark med atomer. Bare 10 nanometer tykk og effektiv ved romtemperatur, dette materialet kan integreres i dagens elektronikk, en kritisk faktor for å gjøre teknologien praktisk.

For å gjøre denne varmeledende halvlederen til en transistorlignende bryter, forskerne badet materialet i en væske med massevis av litiumioner. Når en liten elektrisk strøm påføres systemet, litiumatomene begynner å trenge inn i lagene av krystallen, endre sine varmeledende egenskaper. Når litiumkonsentrasjonen øker, den termiske transistoren slår seg av. Jobber med Davide Donadios gruppe ved University of California, Davis, forskerne oppdaget at dette skjer fordi litiumionene skyver fra hverandre atomene i krystallen. Dette gjør det vanskeligere for varmen å komme gjennom.

Aditya Sood, en postdoktor med Goodson og Pop og co-første forfatter på papiret, sammenlignet den termiske transistoren med termostaten i en bil. Når bilen er kald, termostaten er av, hindrer kjølevæske i å strømme, og motoren holder på varmen. Når motoren blir varm, termostaten åpnes og kjølevæsken begynner å bevege seg for å holde motoren på en optimal temperatur. Forskerne ser for seg at termiske transistorer koblet til databrikker vil slå seg av og på for å begrense varmeskaden i sensitive elektroniske enheter.

I tillegg til å muliggjøre dynamisk varmekontroll, Teamets resultater gir ny innsikt i hva som får litiumionbatterier til å svikte. Ettersom de porøse materialene i et batteri er tilført litium, de hindrer varmestrømmen og kan føre til at temperaturene skyter opp. Å tenke på denne prosessen er avgjørende for å designe sikrere batterier.

I en mer fjern fremtid forestiller forskerne seg at termiske transistorer kan ordnes i kretser for å beregne ved hjelp av varmelogikk, omtrent som halvledertransistorer beregner ved hjelp av elektrisitet. Men mens de er begeistret over potensialet til å kontrollere varmen på nanoskala, forskerne sier at denne teknologien er sammenlignbar med hvor de første elektroniske transistorene var noen 70 År siden, når selv oppfinnerne ikke helt kunne se for seg hva de hadde gjort mulig.

"For første gang, derimot, en praktisk termisk transistor i nanoskala er innen rekkevidde,sier Goodson.


Kilde: engineering.stanford.edu, av Andrew Myers

Om Marie

Legg igjen et svar