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

Inovácie

Prechodom na ARM chce Apple, aby MacBooky, iPhony a iPady spúšťali rovnaké aplikácie

27.02.2020 00:20

Analytik Ming Chi Kuo, zameraný na Apple, tvrdí, že spoločnosť v prvej polovici roku 2021 uvedie prvý počítač Mac s procesorom ARM podľa vlastného návrhu. Zatiaľ neexistujú žiadne ďalšie podrobnosti o ...

Inovácie 1

Video ukazuje možný radikálne iný dizajn Apple Watch 6

26.02.2020 00:15

Apple Watch vždy vyčnieval z radu svojím štvorcovým puzdrom a displejom. Čo keby sa Apple v novej sérii rozhodol pre iný dizajn? Na to sa pokúša odpovedať render vo videu od Phone Industry, uverejneno ...

Inovácie

Nový Xbox Series X by mal mať o dosť väčší výkon ako Sony PlayStation 5

26.02.2020 00:05

Microsoft odhalil niektoré parametre hardvéru nadchádzajúcej konzoly Xbox Series X. Patrí medzi ne aj výkon 12 teraflops, čo je osemkrát viac, ako zvládol Xbox One, a dvojnásobok oproti Xbox One X. Ďa ...

Žiadne komentáre

itSMF 2020

Videá