Científicos desarrollan transistor térmico electroquímico de estado sólido

En la electrónica moderna, se produce una gran cantidad de calor como desperdicio durante el uso; esta es la razón por la cual los dispositivos como computadoras portátiles y teléfonos móviles se calientan durante el uso y requieren soluciones de enfriamiento. En la última década, se probó el concepto de administrar este calor usando electricidad, lo que condujo al desarrollo de transistores térmicos electroquímicos, dispositivos que pueden usarse para controlar el flujo de calor con señales eléctricas.

Actualmente, los transistores térmicos de estado líquido están en uso, pero tienen limitaciones críticas: principalmente, cualquier fuga hace que el dispositivo deje de funcionar.

Un equipo de investigación de la Universidad de Hokkaido dirigido por el profesor Hiromichi Ohta en el Instituto de Investigación de Ciencias Electrónicas ha desarrollado el primer transistor térmico electroquímico de estado sólido. Su invención, descrita en la revista Materiales Funcionales Avanzadoses mucho más estable y efectivo que los transistores térmicos de estado líquido actuales.

«Un transistor térmico consta básicamente de dos materiales, el material activo y el material de conmutación», explica Ohta. «El material activo tiene una conductividad térmica variable (?), y el material de conmutación se utiliza para controlar la conductividad térmica del material activo».

El equipo construyó su transistor térmico sobre una base de óxido de circonio estabilizado con óxido de itrio, que también funcionó como material de conmutación, y utilizó óxido de cobalto de estroncio como material activo. Se utilizaron electrodos de platino para suministrar la energía necesaria para controlar el transistor.

La conductividad térmica del material activo en el estado «encendido» era comparable a la de algunos transistores térmicos de estado líquido. En general, la conductividad térmica del material activo fue cuatro veces mayor en el estado «encendido» en comparación con el estado «apagado». Además, el transistor se mantuvo estable durante 10 ciclos de uso, mejor que algunos transistores térmicos de estado líquido actuales. Este comportamiento se probó en más de 20 transistores térmicos fabricados por separado, lo que garantiza que los resultados fueran reproducibles. El único inconveniente fue la temperatura de funcionamiento de alrededor de 300°C.

«Nuestros hallazgos muestran que los transistores térmicos electroquímicos de estado sólido tienen el potencial de ser tan efectivos como los transistores térmicos electroquímicos de estado líquido, sin ninguna de sus limitaciones», concluye Ohta. «El principal obstáculo para desarrollar transistores térmicos prácticos es la alta resistencia del material de conmutación y, por lo tanto, una temperatura de funcionamiento alta. Este será el foco de nuestra investigación futura».