Forskare vid University of California, Berkeley, har upptäckt ett nytt sätt att material överföra värme, vilket kan leda till förbättrad elektronik och andra enheter.
Teamet, ledd av fysikern Xiang Zhang, fann att när två material med olika termiska egenskaper bringas i kontakt, är värmeöverföringen mellan dem inte bara en fråga om ledning, konvektion eller strålning. Istället finns det också en fjärde mekanism, som de kallar "gränssnittsvärmekonduktans".
Värmekonduktans för gränssnitt är överföringen av värme över gränsytan mellan två material. Det skiljer sig från ledning, som är överföring av värme genom ett material, och konvektion, som är överföring av värme genom rörelse av en vätska.
Forskarna fann att gränsytans värmeledningsförmåga kan vara mycket hög, även när de två materialen har mycket olika värmeegenskaper. Detta innebär att det skulle kunna vara möjligt att använda termisk ledningsförmåga för gränssnitt för att förbättra värmeöverföringen i elektroniska enheter, såsom datachips och solceller.
"Denna upptäckt kan ha en stor inverkan på designen av elektroniska enheter", säger Zhang. "Genom att förstå hur gränssnittets värmeledningsförmåga fungerar kan vi designa material och strukturer som kan överföra värme mer effektivt."
Teamets resultat publicerades i tidskriften Nature Materials.
Möjliga tillämpningar av gränssnitts termisk konduktans
Upptäckten av termisk konduktans i gränssnitt kan ha ett antal potentiella tillämpningar inom elektronik och andra områden. Här är några exempel:
* Förbättrad värmeöverföring i datorchips: Datorchips genererar mycket värme, vilket kan leda till prestandaproblem. Genom att använda material med hög värmeledningsförmåga i gränsytan kan det vara möjligt att förbättra värmeöverföringen i datorchips och hålla dem igång kallare.
* Effektivare solceller: Solceller omvandlar solljus till elektricitet, men en del av solljuset går förlorad som värme. Genom att använda material med hög värmeledningsförmåga på gränsytan kan det vara möjligt att förbättra solcellernas effektivitet och fånga upp mer av solljuset.
* Bättre värmeisolering: Värmeisolering används för att minska värmeöverföringen mellan två objekt. Genom att använda material med låg värmeledningsförmåga kan det vara möjligt att skapa mer effektiv värmeisolering.
Upptäckten av gränssnitts termisk konduktans är en lovande ny utveckling som kan leda till ett antal framsteg inom elektronik och andra områden. Genom att förstå hur gränssnittets värmeledningsförmåga fungerar kan forskare designa material och strukturer som kan överföra värme mer effektivt och förbättra prestanda hos elektroniska enheter.
