Effektiv kontroll av värmeöverföring är viktigt för att förbättra energieffektiviteten. Termodioden är en av nyckelelementen i värmeflödesreglering. Liksom den aktuella rättelseeffekten som finns i elektroniska dioder, värmeflödet upprätthålls enkelt i en riktning i en termisk diod, medan den blockeras i motsatt riktning. Stor värmerektifiering kan uppnås med hjälp av en korsning av två fasta material med motsatta trender i värmeledningsförmåga som funktion av temperaturen. Denna typ av termisk diod erbjuder skalbarhet och en enkel analog av elektrisk dioddesign.

Ett team under ledning av prof. Tong Peng från Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) vid Chinese Academy of Sciences (CAS) hade rapporterat att de hittat sulfider Ni _1-x Fe _x S, en serie material som kan låsa upp nya sätt att skapa bättre termisk rättelse.

Nyligen, samma team meddelade att de konstruerade en ny termodiod med ett kombinerat material av Ni _0,85 Fe _0,15 S och aluminiumoxid, som visade överlägsen prestanda för alla andra solid-state termiska dioder som någonsin rapporterats. Deras uppdaterade resultat publicerades på Journal Fysisk granskning tillämpad .

I deras tidigare studie, de upptäckte det plötsliga hoppet av värmeledningsförmåga i närheten av första ordningens fasövergång (FOPT) i Ni _1-x Fe _x S. Ändringen av värmeledningsförmågan är så hög som 200%, vilket tyder på att sulfiderna är lovande material för att designa termiska dioder i fast tillstånd.

På denna bas, de konstruerade en termodiod med Ni _0,85 Fe _0,15 S (bunden med 10 vikt%Ag) och Al ₂ O ₃ som två segment. Termodioden uppvisar utmärkta värmeåterställningsegenskaper. När termodiodens kalla ände är inställd på 250 K, vid en temperaturförspänning på 97 K, den maximala termiska korrigeringskoefficienten γ _max når 1,51.

Ni _0,85 Fe _0,15 S/Al ₂ O ₃ termodiod visar fördelar jämfört med andra solid-state termiska dioder. Nämligen, dess γ _max är den största bland de rapporterade värdena, under tiden den begärda temperaturförskjutningen för körning γ _max är minst 100 K mindre än för rapporterade termiska dioder med jämförbara γ _max värden.

Den enastående termiska upprätthållande effekten av den nuvarande termiska dioden kan ha potentiella tillämpningar i värmehanteringssystem som kalorikylning och energiomvandling.

Dessutom, på grundval av systematisk experimentell och teoretisk analys, laget klargjorde hur den termiska upprätningsfaktorn påverkas av den kalla terminalens temperatur, längdförhållandet av Ni _0,85 Fe _0,15 S och Al ₂ O ₃ segment, och skärpan hos FOPT av Ni _0,85 Fe _0,15 S.

Dessa nya resultat ger vägledningar för att utforma nya solid-state termiska dioder i framtiden.