Circa il 90% del consumo energetico mondiale comporta la generazione o la manipolazione di calore, mentre il controllo del trasporto termico è ancora una sfida in molti campi, variando dai dispositivi elettronici su micro e nanoscala all'aeronautica. I materiali che mostrano una transizione improvvisa tra stati di conduttanza termica bassa e alta sono fortemente desiderati per applicazioni di regolazione termica in rapido sviluppo.

In un nuovo rapporto pubblicato su Acta Materialia , un team congiunto guidato dal Prof. Tong Peng e dal Prof. Zhang Yongsheng dell'Institute of Solid State Physics (ISSP) degli Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) ha riportato le loro nuove scoperte su un brusco cambiamento di conduttività termica fino al 200% all'interno un intervallo di temperatura di 40 Kelvin in solfuri Ni1 _-X Fe _X S.

"Il cambiamento osservato della conduttività termica supera quelli riportati in altri materiali di regolazione termica, " ha detto il prof. Tong, "Inoltre, la temperatura di funzionamento può essere ben regolata regolando la concentrazione di ferro, rendendo tale schema di regolazione della conducibilità termica adattabile alle diverse esigenze applicative."

"Abbiamo fatto calcoli teorici, " ha detto il prof. Zhang, un fisico teorico, "e ha scoperto che il grande salto di conduttività termica deriva dalla drammatica modifica della struttura elettronica alla transizione di fase del primo ordine".

Il materiale è di natura fragile, quindi il gruppo ha fatto qualcosa di più. Hanno aggiunto argento per migliorare la lavorabilità e la stabilità del ciclo termico, che è vantaggioso per le applicazioni pratiche.

Il grande salto di conduttività termica insieme alla reversibilità suggerisce che i materiali attuali sono un nuovo materiale promettente per le applicazioni di gestione termica. Oltretutto, i solfuri esagonali sono facili da sintetizzare e le materie prime sono rispettose dell'ambiente.

Molte applicazioni possono essere introdotte su questo materiale. Ad esempio, può essere utilizzato per costruire diodi termici. Simile ai diodi elettronici, i diodi termici consentono solo al flusso di calore di viaggiare in una direzione specifica, mentre si blocca nella direzione opposta. Poiché la sua conducibilità termica può essere regolata autonomamente, questo materiale può essere applicato anche per mantenerlo alla temperatura ottimale contro la variazione di temperatura dell'ambiente.