Modern elektronikler kullanıldıklarında atık olarak çok fazla ısı üretirler; sonuç olarak dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları gibi ekipmanlar çalışma sırasında ısınır ve soğutma çözümlerine ihtiyaç duyar. Bu ısıyı elektrikle kontrol etme fikri son on yılda araştırılmış ve sonuç olarak elektrokimyasal termal transistörler (elektrik sinyalleri kullanarak ısı akışını kontrol etmek için kullanılabilen cihazlar) geliştirilmiştir.
Transistörlerin Gelişimi
Sıvı hal termal transistörler, önemli dezavantajları olmasına rağmen şu anda kullanımdadır. En önemlisi, herhangi bir sızıntı cihazı işe yaramaz hale getirir. İlk katı hal elektrokimyasal termal transistör, Hokkaido Üniversitesi’nde Profesör Hiromichi Ohta yönetimindeki bir araştırma ekibi tarafından yaratılmıştır.
Advanced Functional Materials dergisinde buluşlarını açıklayan Ohta, bu buluşun piyasadaki mevcut sıvı hal termal transistörlerden hem daha güvenilir hem de eşit derecede verimli olduğunu belirtiyor.
Ohta’ya göre, “bir termal transistör genellikle aktif malzeme ve anahtarlama malzemesi olmak üzere iki malzemeden oluşur.” Anahtarlama malzemesi, aktif malzemenin termal iletkenliğini düzenlemek için kullanılır çünkü aktif malzemenin termal iletkenliği değişkendir.
Araştırmacılar termal transistörlerini aktif malzeme olarak stronsiyum kobalt oksit ve anahtarlama malzemesi olarak da kullanılan itriyum oksit ile stabilize edilmiş bir zirkonyum oksit tabanı kullanarak inşa ettiler. Transistörü kontrol etmek için gereken güç platin elektrotlar tarafından sağlandı.
Aktif malzemenin “açık” durumdaki termal iletkenliği bazı sıvı hal termal transistörlerle aynı seviyedeydi.
Genel olarak, aktif malzemenin termal iletkenliği “açık” durumda “kapalı” duruma göre dört kat daha fazla olmuştur. Ayrıca, mevcut bazı sıvı hal termal transistörlerle karşılaştırıldığında, transistörün 10 kullanım döngüsü boyunca daha kararlı olduğu kanıtlanmıştır. Sonuçların tekrarlanabilir olduğundan emin olmak için bu davranış, ayrı ayrı inşa edilen 20’den fazla termal transistörde değerlendirildi. 300°C civarında seyreden çalışma sıcaklığı tek olumsuz etkendi.
Ohta’nın sonuçlarına göre, katı hal elektrokimyasal termal transistörler, sıvı hal elektrokimyasal termal transistörler kadar etkili olma potansiyeline sahipken, aynı zamanda tüm dezavantajlarından da kaçınıyor. “Yüksek çalışma sıcaklığı ile sonuçlanan anahtarlama malzemesinin yüksek direnci, faydalı termal transistörlerin geliştirilmesinin önündeki temel engeldir. Gelecek çalışmamızın ana konusu bu olacak.”
Kaynak: techxplore
