Dipendenza dalla temperatura della conducibilità termica in 2 tipi di copolimero a blocchi liquido cristallino (BC-1, BC-2), dove le strutture delle parti cristalline liquide sono diverse. Credito:Yoshiaki Nakamura et al.
I telefoni cellulari di qualche decennio fa oggi sembrano giocattoli di plastica antiquati. Questo è un esempio della drammatica miniaturizzazione dell'elettronica moderna, oltre che della funzionalità aggiunta. Sfortunatamente, questa miniaturizzazione si presenta con un problema:la sfida di dissipare il calore. Questa sfida limita la funzionalità dei dispositivi elettronici ultra piccoli. Per applicazioni pratiche, la soluzione per la dissipazione del calore deve incorporare un mezzo per modulare la temperatura alla quale il dispositivo cambia la sua velocità di trasmissione del calore.
Ora, in uno studio recentemente pubblicato su Nano Letters , i ricercatori dell'Università di Osaka e i partner che collaborano hanno modulato sperimentalmente la temperatura di commutazione termica dei copolimeri a blocchi. Questo studio aiuterà i ricercatori a modulare a basso costo la temperatura dei dispositivi elettronici organici modificando la velocità di trasmissione del calore e quindi aiuterà a risolvere un'importante sfida della miniaturizzazione dei dispositivi.
"I copolimeri a blocchi liquido-cristallini e nanostrutturati sono ideali per il nostro lavoro", spiega il primo autore Takafumi Ishibe. "Utilizzando le variazioni di temperatura per modulare l'anisotropia delle nanostrutture, si può facilmente modulare la conducibilità termica del polimero."
Un componente, noto come mesogeno, del polimero subisce una transizione di fase (dalla nanostrutturazione cilindrica a quella sferica) al superamento di una soglia di temperatura. Questa temperatura è nota come temperatura di transizione. In altre parole, l'anisotropia, e quindi la conducibilità termica, del polimero dipende dalla temperatura.
La chiave del lavoro dei ricercatori è che la messa a punto della composizione chimica del mesogeno è un mezzo semplice per modificare la temperatura di transizione. Cioè, mediante semplice sintesi chimica, si può facilmente regolare la temperatura alla quale si verificano i cambiamenti di anisotropia e quindi modificare la velocità di trasmissione del calore dal polimero.
"Abbiamo regolato la temperatura di transizione nell'intervallo da 90 gradi Celsius a 147 gradi Celsius con un'oculata scelta del mesogeno", afferma l'autore senior Yoshiaki Nakamura. "La commutazione della conducibilità era completamente reversibile e la differenza tra lo stato acceso e spento era di circa 2, che è paragonabile ai valori convenzionali di vari interruttori termici riportati negli studi precedenti."
Molti ricercatori hanno cambiato il rapporto on/off dei materiali di commutazione della conducibilità termica. Tuttavia, questo studio è il primo a concentrarsi sperimentalmente sulla modulazione della temperatura di commutazione termica controllando la temperatura di transizione di tali materiali. In tal modo, Nakamura e colleghi hanno conferito funzionalità pratiche ai copolimeri di blocco sottoposti a commutazione di conducibilità termica ea basso costo. Questa innovazione è molto promettente per la sostenibilità della gestione termica nelle prossime tecnologie avanzate.
L'articolo, "Interruttore termico sintonizzabile tramite transizione ordine-ordine in copolimero a blocchi cristallino liquido", è stato pubblicato in Nano Letters . + Esplora ulteriormente
