Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh para peneliti di National Graphene Institute University of Manchester telah mendemonstrasikan perangkat pemecah terobosan yang mampu mengendalikan aliran panas secara listrik, berpotensi mengubah manajemen termal dalam kedirgantaraan dan aplikasi elektronik canggih. Temuan ini dirinci dalam publikasi terbaru mereka di Kemajuan Sains .
Tim memperkenalkan jenis baru sakelar termal yang menggunakan film grafit konduktivitas termal tinggi. Ketika tegangan diterapkan, ion menyisipkan di antara lapisan grafit. Ion -ion ini mengganggu gerakan fonon, memotong konduktivitas termal hingga 1.300%. Menghapus tegangan mengeluarkan ion dan mengembalikan kapasitas pembawa panas asli. Modulasi yang kuat ini memungkinkan perangkat untuk secara aktif mengubah konduksi panas “pada” dan “mati” sesuka hati, mencerminkan fungsionalitas transistor elektronik, tetapi untuk panas alih -alih listrik.
“Penemuan ini merupakan kemajuan yang signifikan dalam teknologi manajemen termal. Untuk pertama kalinya, kami telah menunjukkan perangkat elektrotermal praktis yang memberikan transportasi overheat kontrol yang tepat dan reversibel.”
“Apa yang membuat perangkat kami benar-benar transformatif adalah kemampuannya untuk beroperasi dengan andal di lingkungan yang ekstrem seperti ruang,” kata Dr Pietro Steiner, penulis utama dan pimpinan teknologi saat ini untuk teknologi termal berbasis graphene di Smartir Ltd., spinout dari University of Manchester. “Sifat solid-state dan tidak adanya bagian mekanis membuatnya sangat menarik untuk aplikasi dirgantara, di mana keandalan, berat, dan efisiensi sangat penting.”
Di luar switching dasar, tim menunjukkan bahwa perangkat mereka dapat secara aktif mengarahkan aliran panas ke arah yang diinginkan. Dengan mengonfigurasi tegangan di elektroda berpola, mereka menciptakan jalur konduksi termal anisotropik, kemungkinan pembukaan untuk sistem manajemen termal yang dapat diprogram.
Penulis utama Profesor Coskun Kocabas Menambahkan, “Teknologi switching termal ini dapat merevolusi regulasi termal pesawat ruang angkasa, menawarkan solusi yang dinamis dan dapat dikonfigurasi ulang untuk mengelola kelebihan panas tanpa mekanisme bergerak yang kompleks atau radiator besar.”
Pesawat ruang angkasa sering mengandalkan radiator atau katup mekanik untuk membuang kelebihan panas. Sistem ini menambah kegagalan mekanis berat dan risiko di bawah getaran. Sakelar yang tipis dan solid menghilangkan kendala tersebut. Ini dapat beroperasi dalam vakum ultra-tinggi dan mentolerir tingkat radiasi yang ditemukan di orbit.
Selanjutnya, grup akan menguji kecepatan switching di bawah beban termal tinggi. Mereka berencana untuk mengintegrasikan sakelar dengan elektronik prototipe. Gerakan ion yang lebih cepat dan interkalan alternatif dapat meningkatkan kinerja lebih lanjut. Dengan secara langsung menghubungkan sinyal listrik ke transportasi panas, pekerjaan ini meletakkan dasar untuk manajemen termal yang dapat diprogram dalam kedirgantaraan, pendinginan elektronik dan isolasi adaptif.
Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Kemajuan Sains .
Judul Lengkap: Transportasi panas yang dikendalikan secara elektrik dalam film grafit melalui interkalasi cairan ionik reversibel
10.1126/sciadv.adw8588
National Graphene Institute (NGI) adalah graphene terkemuka dunia dan pusat material 2D, difokuskan pada penelitian mendasar. Berbasis di University of Manchester, di mana Graphene pertama kali diisolasi pada tahun 2004 oleh profesor Sir Andre Geim dan Sir Kostya Novoselov, itu adalah rumah bagi para pemimpin di bidangnya – sebuah komunitas spesialis penelitian yang memberikan penemuan transformatif. Keahlian ini dicocokkan dengan fasilitas terdepan £ 13 juta, seperti ruang bersih kelas 5 dan 6 terbesar di akademisi global, yang memberi NGI kemampuan untuk memajukan aplikasi industri yang mendasari di bidang-bidang utama termasuk: komposit, membran fungsional, bahan boring 2d-toromed, 2d-material yang berbasis 2D.
