Onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, hebben een nieuwe manier ontdekt waarop materialen warmte overbrengen, wat zou kunnen leiden tot verbeterde elektronica en andere apparaten.

Het team, geleid door natuurkundige Xiang Zhang, ontdekte dat wanneer twee materialen met verschillende thermische eigenschappen met elkaar in contact worden gebracht, de warmteoverdracht daartussen niet simpelweg een kwestie is van geleiding, convectie of straling. In plaats daarvan is er ook een vierde mechanisme, dat zij 'grensvlakthermische geleiding' noemen.

Interfaciale thermische geleiding is de overdracht van warmte over het grensvlak tussen twee materialen. Het verschilt van geleiding, wat de overdracht van warmte door een materiaal is, en convectie, wat de overdracht van warmte is door de beweging van een vloeistof.

De onderzoekers ontdekten dat de thermische geleiding aan het grensvlak erg hoog kan zijn, zelfs als de twee materialen zeer verschillende thermische eigenschappen hebben. Dit betekent dat het mogelijk zou kunnen zijn om thermische geleiding aan het grensvlak te gebruiken om de warmteoverdracht in elektronische apparaten, zoals computerchips en zonnecellen, te verbeteren.

"Deze ontdekking zou een grote impact kunnen hebben op het ontwerp van elektronische apparaten", zegt Zhang. "Door te begrijpen hoe thermische geleiding aan het grensvlak werkt, kunnen we materialen en structuren ontwerpen die warmte efficiënter kunnen overbrengen."

De bevindingen van het team werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials.

Potentiële toepassingen van thermische geleiding aan het grensvlak

De ontdekking van thermische geleiding aan het grensvlak zou een aantal potentiële toepassingen kunnen hebben in de elektronica en andere gebieden. Hier zijn een paar voorbeelden:

* Verbeterde warmteoverdracht in computerchips: Computerchips genereren veel warmte, wat tot prestatieproblemen kan leiden. Door materialen met een hoge thermische geleiding aan het grensvlak te gebruiken, zou het mogelijk kunnen zijn om de warmteoverdracht in computerchips te verbeteren en ze koeler te houden.

* Efficiëntere zonnecellen: Zonnecellen zetten zonlicht om in elektriciteit, maar een deel van het zonlicht gaat verloren als warmte. Door materialen met een hoge thermische geleiding aan het grensvlak te gebruiken, zou het mogelijk kunnen zijn om de efficiëntie van zonnecellen te verbeteren en meer zonlicht op te vangen.

* Betere thermische isolatie: Thermische isolatie wordt gebruikt om de warmteoverdracht tussen twee objecten te verminderen. Door materialen met een lage thermische geleiding aan het grensvlak te gebruiken, zou het mogelijk kunnen zijn om effectievere thermische isolatie te creëren.

De ontdekking van thermische geleiding aan het grensvlak is een veelbelovende nieuwe ontwikkeling die zou kunnen leiden tot een aantal vooruitgang op het gebied van de elektronica en andere gebieden. Door te begrijpen hoe thermische geleiding aan het grensvlak werkt, kunnen onderzoekers materialen en structuren ontwerpen die warmte efficiënter kunnen overdragen en de prestaties van elektronische apparaten kunnen verbeteren.