Cirka 90% av världens energianvändning innefattar produktion eller manipulation av värme, samtidigt som kontrollen av värmetransporten fortfarande är en utmaning på många områden, allt från mikro- och nanoskala elektroniska enheter till flygteknik. Material som uppvisar en abrupt övergång mellan låga och höga värmeledningstillstånd är starkt önskvärda för snabbt utvecklande applikationer för termisk reglering.

I en ny rapport publicerad den Acta Materialia , ett gemensamt team under ledning av prof. Tong Peng och prof. Zhang Yongsheng från Institute of Solid State Physics (ISSP) vid Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) rapporterade sina nya resultat om en kraftig förändring av värmeledningsförmågan upp till 200% inom ett temperaturintervall på 40 Kelvin i sulfider Ni1 _-x Fe _x S.

"Den observerade förändringen av värmeledningsförmågan överstiger den som rapporteras i andra termiska regleringsmaterial, "sade prof. Tong, "Dessutom, driftstemperaturen kan justeras väl genom att justera järnkoncentrationen, gör ett sådant system för reglering av värmeledningsförmåga anpassningsbart för olika applikationsbehov. "

"Vi gjorde teoretiska beräkningar, "sade professor Zhang, en teoretisk fysiker, "och fann att det stora hoppet av värmeledningsförmåga rötter från den dramatiska modifieringen av den elektroniska strukturen vid första ordningens fasövergång."

Materialet är sprött i naturen, så gruppen gjorde något mer. De tillsatte silver för att förbättra bearbetbarheten och termisk cykelstabilitet, vilket är fördelaktigt för de praktiska tillämpningarna.

Det stora hoppet av värmeledningsförmåga tillsammans med reversibilitet tyder på att de nuvarande materialen är ett nytt lovande material för applikationer för termisk hantering. Förutom, de sexkantiga sulfiderna är lätta att syntetisera och råvarorna är miljövänliga.

Massor av tillämpningar kan introduceras för detta material. Till exempel, den kan användas för att konstruera termiska dioder. Liknar elektroniska dioder, termiska dioder tillåter endast värmeflödet att färdas i en specifik riktning, samtidigt som den blockerar i motsatt riktning. Eftersom dess värmeledningsförmåga kan justeras autonomt, detta material kan också appliceras för att bibehålla den optimala temperaturen mot omgivningens temperaturvariation.