Image
26.8.2019 0 Comments

Nanoštít s hrúbkou iba 10 atómov ochráni elektroniku pred teplom

Nadmerné teplo vytvárajúce sa v smartfónoch, notebookoch a iných elektronických zariadeniach môže byť nielen nepríjemné pre používateľa, ale navyše môže prispievať k vzniku porúch a v krajnom prípade môže dokonca spôsobiť výbuch lítiových batérií. Aby sa tomu zabránilo, inžinieri často vkladajú sklo, plast alebo dokonca vrstvu vzduchu ako izoláciu, aby zabránili poškodeniu komponentov produkujúcich teplo, ako sú mikroprocesory.

Vedci zo Stanfordovej univerzity teraz ukázali, že niekoľko vrstiev materiálov s atómovou hrúbkou môže poskytnúť rovnakú izoláciu ako 100-krát hrubšia sklená doska. Tenučké tepelné štíty umožnia vyrobiť ešte kompaktnejšie elektronické zariadenia, ako sú tie dnešné, povedal Eric Pop, profesor elektrotechniky a hlavný autor článku publikovaného v časopise Science Advances.

Teplo, ktoré pociťujeme zo smartfónov alebo notebookov, je vlastne nepočuteľná forma vysokofrekvenčného zvuku. Možno sa toto tvrdenie zdá zvláštne, ale treba zvážiť základnú fyziku. Elektrina, ktoré preteká cez drôty, je vlastne prúd elektrónov. Keď sa tieto elektróny pohybujú, zrážajú sa s atómami materiálov, ktorými prechádzajú. Pri každej takejto zrážke elektrón spôsobí vibráciu atómu, a čím viac prúdu preteká, tým viac zrážok nastane.

Vibrácie sa šíria tuhým materiálom pri frekvenciách ďaleko nad prahom počuteľnosti, čím sa vytvára energia, ktorú cítime ako teplo. Aj stanfordskí vedci premýšľali o teple ako forme zvuku. Pop vedel, že nahrávacie štúdiá sú tiché vďaka hrubým skleným oknám, ktoré blokujú vonkajší hluk. Podobný princíp platí pre tepelné štíty v dnešnej elektronike. Aby sa zlepšila izolácia, možno jednoducho použiť hrubšiu tepelnú bariéru. To by však bolo v rozpore so súčasným úsilím o čoraz tenšiu elektroniku.

Riešením bolo odpozorovať trik od majiteľov domov, ktorí si dávajú inštalovať viacvrstvové okná (zvyčajne ide o vrstvy vzduchu medzi sklenými tabuľami s rôznou hrúbkou), aby bolo v interiéri teplejšie a tichšie. Vznikol tak izolátor, ktorý namiesto hrubej vrstvy skla pozostáva z viacerých tenučkých vrstiev materiálov s hrúbkou niekoľkých atómov.

Takéto materiály sú relatívne nedávny objav. Prvým z nich bol grafén, čo je jedna vrstva atómov uhlíka. Tím zo Stanfordu použil vrstvu grafénu a ďalšie tri materiály s hrúbkou troch atómov. Vznikol tak štvorvrstvový izolátor s hrúbkou iba 10 atómov. Napriek svojej tenkosti je veľmi účinný, pretože vibrácie sú v ňom tlmené a strácajú veľkú časť svojej energie, keď prechádzajú každou vrstvou.

Na to, aby boli tepelné štíty z nanomateriálov praktické, budú musieť výskumníci nájsť technológiu na rozprašovanie alebo iné nanášanie atómovo tenkých vrstiev materiálov na elektronické komponenty počas výroby. Vedci však majú aj vyššie ambície. Dúfajú, že jedného dňa budú môcť ovládať vibrácie v materiáli podobne, ako dnes ovládame elektrinu alebo svetlo.

Zdroj: eurekalert.org.

Zobrazit Galériu
Autor: Redakcia

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Inovácie 1

Samsung pracuje na úplne novom dizajne smartfónu

21.11.2019 00:05

Očakáva sa, že spoločnosť Samsung v budúcom roku uvedie na trh najmenej tri vlajkové smartfóny - Galaxy S11, Fold 2 a Note 11. Podľa najnovších správ by významné zmeny v dizajne mal priniesť iba Fold ...

Inovácie 1

JetPack realitou: Speeder, prvý lietajúci motocykel, by mal dosiahnuť rýchlosť viac ako 640 km/h

18.11.2019 00:15

Startup JetPack Aviation, podporovaný investičnou spoločnosťou YCombinator, pripravuje prvý lietajúci motocykel na svete. Osobný lietajúci stroj sa bude volať Speeder, čo určite ocenia fanúšikovia Sta ...

Inovácie 3

Lietadlá ničia planétu, nové moderné vzducholode však nebudú

18.11.2019 00:05

V auguste sa Greta Thunbergová preplavila cez Atlantik na plachetnici s nulovými emisiami, aby protestovala proti vysokým uhlíkovým emisiám lietadiel. No možno v budúcnosti bude pri takýchto protesto ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

Brother_300x600

Najnovšie videá