Управление тепловым потоком является ключом к повышению производительности самых разных систем. В электронных устройствах, таких как мобильные телефоны или процессоры любого типа, перегрев снижает их производительность и сокращает срок их службы. Все эти технологии основаны на материалах с определенной устойчивостью к проходящему через них теплу.

Исследователи из Центра исследований биологической химии и молекулярных материалов (CiQUS) обнаружили, что это тепловое сопротивление в устройствах можно модулировать, применяя соответствующее напряжение. Работа опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. Их открытия под руководством Рафаэля Рамоса и Франсиско Ривадуллы открывают путь к разработке терморегуляторов и более эффективных и устойчивых технологий.

Разработка новых функциональных материалов с настраиваемой теплопроводностью предлагает решения таких проблем, как рассеивание тепла в электронных компонентах. Среди этих устройств, представляющих интерес, — мемристоры — компонент с эффектом резистивного переключения: при приложении электрического поля материал может обратимо переключаться между разными уровнями электрического сопротивления.

В новом исследовании исследователи показали, что наряду с электрическим резистивным переключением на границе раздела металл-оксид материала также возникает эффект термического резистивного переключения из-за накопления ионов кислорода. Это изменение сопротивления тепловому потоку можно модулировать примерно на 20% при комнатной температуре.

«Оксиды — это материалы с термическим сопротивлением, очень чувствительные к концентрации кислорода, поэтому, вызывая смещение этих ионов при приложении электрического поля, мы изменяем их термические свойства», — объясняет Виктор Альварес, доктор философии. кандидат CiQUS и ведущий автор исследования.

«В зависимости от резистивного состояния устройства мы добились обратимого увеличения или уменьшения теплопроводности с помощью электрического поля».

Исследование является частью проекта MEMTHERM и направлено на разработку новых терморегуляторов, основанных на управлении движением ионов в диэлектрических оксидах.