af Gary Elinoff, bidragende forfatter

vi er alle bekendt med halvlederdioder, hvis funktion er at lade elektricitet let strømme i den ene retning og hindre dens fremskridt i den anden. En termisk diode udfører en lignende gatingfunktion, kun med varmeenergi i stedet for elektrisk energi. Indtil nu er denne funktion kun blevet demonstreret ved kolde temperaturer og ved stuetemperatur. Et team ved University of Nebraska-Lincoln, med overskrift af adjunkt Sidy Ndao og kandidatstuderende Mahmoud Elsouka, er kommet med en enhed, der kan fungere ved temperaturer så høje som 600 K (620 liter F).

Ndao ser muligheden for, at enheder som disse danner grundlaget for termiske computere, der anvender varme snarere end elektricitet som den digitale valuta. Moderne elektronik, medmindre godt afskærmet og godt beskyttet, kan ikke overleve i varme noget som 620 liter F, og Ndao forventer, at fremtidige iterationer af termiske enheder kan fungere ved temperaturer så højt som 1.300 liter F.

dette rejser muligheden i fremtiden for at installere beregningsenheder i de hårdeste industrielle miljøer og endda til brug i rumforskning. Ndao ser også muligheden for at bruge sådanne enheder som en måde at bruge den enorme mængde spildt varme, der genereres hver dag til et nyttigt formål.

hvordan konstrueres en varmediode?

den termiske diode er sammensat af en fast og en bevægelig terminal, og illustrationerne nedenfor er separate skildringer af enheden. I begge er den bevægelige terminal illustreret i bunden, og den faste terminal er vist øverst. I illustrationen til venstre leder dioden ikke varme, mens den er til højre.

Thermal_diode_reverse_fremad

en termisk diode. Billedkilde: Natur (redigeret).

Læg mærke til, hvordan den bevægelige terminal kommer tættere på den faste terminal for den forreste illustration til højre og er længere væk på den omvendte illustration til venstre. Dette sker, fordi i “omvendt”, når den bevægelige terminal er koldere end den faste, udvides den ikke opad; snarere holder den afstanden. På “fremad” er den bevægelige terminal varmere end den faste, og den bevægelige terminal udvides opad mod den faste terminal.

Hvordan udføres varme – eller ikke udføres?

nærfelt termisk stråling (NTFR) er den proces, hvormed varme overføres via termisk stråling mellem to overflader. Afstanden skal være meget lille, faktisk sammenlignelig med strålingens bølgelængde. Og intensiteten af overførslen er eksponentielt relateret til afstanden mellem punkterne.

således er karakteren af berigtigelse. Da den bevægelige terminal kommer tættere på den faste terminal, er den tæt nok til at påvirke NFTR; når den er længere væk, omvendt, er den for langt væk, og der er ingen varmeoverførsel.

som Niday og Elaouka beskriver i deres formelle papir i tidsskriftet Nature, var nanoskala vakuumgabene mellem terminalerne en udfordring at fremstille. De har navngivet deres nye teknik som NanoThermoMechanical Rectification (ntmr).

Lær mere om elektroniske produkter magasin

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.