Osaka, Japón – Los teléfonos móviles de hace unas décadas ahora parecen juguetes de plástico anticuados. Este es un ejemplo de la espectacular miniaturización de la electrónica moderna, así como de la funcionalidad añadida. Desafortunadamente, con esta miniaturización surge un problema: el desafío de la disipación de calor. Este desafío limita la funcionalidad de los dispositivos electrónicos ultrapequeños. Para aplicaciones prácticas, la solución de disipación de calor debe incluir un medio para modular la temperatura a la que el dispositivo cambia su tasa de transferencia de calor.

Crédito de la foto: Yoshiaki Nakamura et al.

Osaka, Japón – Los teléfonos móviles de hace unas décadas ahora parecen juguetes de plástico anticuados. Este es un ejemplo de la espectacular miniaturización de la electrónica moderna, así como de la funcionalidad añadida. Desafortunadamente, con esta miniaturización surge un problema: el desafío de la disipación de calor. Este desafío limita la funcionalidad de los dispositivos electrónicos ultrapequeños. Para aplicaciones prácticas, la solución de disipación de calor debe incluir un medio para modular la temperatura a la que el dispositivo cambia su tasa de transferencia de calor.

Pues bien, en un estudio publicado recientemente en nano letrasInvestigadores de la Universidad de Osaka y socios cooperantes han modulado experimentalmente la temperatura de conmutación térmica de los copolímeros de bloque. Este estudio ayudará a los investigadores a modular de manera rentable la temperatura de los dispositivos electrónicos orgánicos cambiando la tasa de transferencia de calor, lo que ayudará a resolver un importante desafío de miniaturización de dispositivos.

«Los copolímeros de bloque nanoestructurados de cristal líquido son ideales para nuestro trabajo», explica el autor principal Takafumi Ishibe. «Al usar cambios de temperatura para modular la anisotropía de las nanoestructuras, se puede modular fácilmente la conductividad térmica del polímero».

Un componente, conocido como mesógeno, del polímero sufre una transición de fase (de nanoestructura cilíndrica a esférica) cuando se supera un umbral de temperatura. Esta temperatura se conoce como la temperatura de transición. En otras palabras, la anisotropía, y por lo tanto la conductividad térmica, del polímero depende de la temperatura.

La clave del trabajo de los investigadores es que ajustar la composición química del mesógeno es un medio simple de alterar la temperatura de transición. Es decir, a través de una síntesis química simple, uno puede ajustar fácilmente la temperatura a la que ocurren los cambios de anisotropía y, por lo tanto, cambiar la tasa de transferencia de calor del polímero.

«Adaptamos la temperatura de transición en el rango de 90 °C a 147 °C mediante una elección juiciosa del mesógeno», dice el autor principal Yoshiaki Nakamura. «El cambio de conductividad fue completamente reversible, y la diferencia entre los estados de encendido y apagado fue de aproximadamente 2, que es comparable a los valores convencionales de varios interruptores térmicos informados en estudios anteriores».

Muchos investigadores han cambiado la relación de encendido/apagado de los materiales de conmutación de conductividad térmica. Sin embargo, este estudio es el primero en centrarse experimentalmente en la modulación de la temperatura de conmutación térmica mediante el control de la temperatura de transición de dichos materiales. De esta manera, Nakamura y colaboradores han impartido funcionalidad práctica a los copolímeros de bloque que experimentan un cambio en la conductividad térmica y a bajo costo. Esta innovación promete la sostenibilidad de la gestión térmica en las próximas tecnologías avanzadas.

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El artículo «Interruptor térmico sintonizable a través de la transición de orden a orden en copolímero de bloque cristalino líquido» se publicó en nano letras en DOI: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01100

Acerca de la Universidad de Osaka

Fundada en 1931 como una de las siete universidades imperiales de Japón, la Universidad de Osaka es ahora una de las principales universidades integrales de Japón con una amplia gama de disciplinas. A esta fortaleza se une un impulso único por la innovación que abarca todo el proceso científico, desde la investigación básica hasta la creación de tecnología aplicada con impacto económico positivo. Su compromiso con la innovación ha sido reconocido en Japón y en todo el mundo, siendo nombrada Universidad Más Innovadora de Japón en 2015 (Reuters 2015 Top 100) y una de las Instituciones Más Innovadoras del Mundo en 2017 (Innovative Universities and the Nature Index Innovation 2017). . Ahora, la Universidad de Osaka aprovecha su papel como la corporación universitaria nacional designada seleccionada por el Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología para contribuir a la innovación para el bienestar humano, el desarrollo sostenible de la sociedad y el cambio social.

Sitio web: https://resou.osaka-u.ac.jp/en


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