Nanoscudi termici sottilissimi fatti con grafene per contrastare calore nei dispositivi elettrici

I quattro strati che formano il nanoscudo termico che risulta 50.000 volte più sottile dello spessore di un foglio di carta (credito: National Institute of Standards and Technology)

Uno dei principali problemi dei dispositivi elettrici è legato al fatto che generano molto calore.
Questo difetto coinvolge anche dispositivi elettrici dotati di batteria, anzi in questi casi forse è anche più grave dato che un livello di calore maggiore può contribuire non solo a malfunzionamenti del dispositivo ma anche a danneggiare la batteria, portando in taluni casi, come nelle batterie al litio, ad un rischio di esplosione.

Proprio per questo vengono utilizzati vari materiali, come vetro o plastica, per isolare i componenti elettrici che generano più calore, in primis i microprocessori.
Un gruppo di ricercatori di Stanford ha creato una nuova barriera isolante fatta da materiali molto sottili che possono essere impilati come fogli di carta proprio nei punti più caldi dei dispositivi elettronici e che forniscono lo stesso tipo di isolamento di una lastra di vetro 100 volte più spessa.

Nello studio, pubblicato su Science Advances, vengono descritti questi nanoscudi termici Fatti di materiali sottili quanto un atomo. Sono fatti da uno strato di grafene e da altri tre materiali strutturati in modo da somigliare dei fogli molto sottili, ciascuno con uno spessore di tre atomi.
Si viene a creare dunque una barriera isolante a quattro strati profonda solo 10 atomi che riesce a smorzare le vibrazioni del calore a livello atomico. Lo stesso calore perde gran parte della sua energia mentre attraversa ogni strato.

“Abbiamo adattato questa idea creando un isolante che utilizza diversi strati di materiali atomicamente sottili anziché una spessa massa di vetro”, dichiara Sam Vaziri, autore principale dello studio.
Ora gli stessi ricercatori stanno cercando un metodo per depositare questi strati sottilissimi sui componenti elettronici nel corso della produzione di questi ultimi.

In ogni caso, come riferito nel comunicato stampa, l’obiettivo di lungo termine degli stessi scienziati è quello di poter controllare un giorno l’energia vibrazionale all’interno dei materiali come ora viene controllata l’elettricità o la luce, una cosa che sembra sempre più possibile dati i grossi avanzamenti nella ricerca legata al calore negli oggetti solidi fatti negli ultimi anni.

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