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Substituição barata para diamante

12.07.2013

Os cientistas descobriram que um material relativamente barato pode substituir diamantes caros em eletrônicos de alto desempenho. Estamos falando de condutividade térmica, que à temperatura ambiente o diamante é superior a 2000 watts por metro por grau Kelvin, que é 5 vezes maior que a dos melhores condutores metálicos, como o cobre. Devido a essa propriedade exclusiva dos diamantes, eles às vezes são usados para remover o calor dos núcleos de processadores de alto desempenho. Infelizmente, mesmo os diamantes sintéticos são muito caros para serem amplamente utilizados em eletrônicos, como computadores pessoais domésticos.

A alta condutividade térmica do diamante é familiar aos cientistas e é explicada pela pequena massa de átomos de carbono e as ligações químicas rígidas entre eles. No entanto, os cientistas descobriram recentemente que outro composto tem o mesmo recorde de condutividade térmica: ao contrário do diamante, o arseneto de boro com uma rede cristalina cúbica. Uma equipe de físicos teóricos do Boston College e do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA decidiu descobrir como um composto químico de boro e arsênico pode competir com o diamante. Uma nova abordagem teórica permitiu aos cientistas descobrir o segredo da alta condutividade térmica do arseneto de boro.

Ao contrário dos metais, onde o calor é transferido por elétrons, diamante e arseneto são dielétricos, eles transferem calor usando ondas vibracionais que se movem de átomo para átomo. Nesse caso, a colisão dessas ondas cria uma resistência interna ao fluxo de calor.

Os físicos ficaram surpresos ao descobrir uma interação incomum de certas propriedades vibracionais do arseneto de boro, que geralmente permanecia fora da visão dos cientistas que estudavam a condutividade térmica dos isolantes elétricos. Acontece que a colisão entre ondas oscilatórias em uma determinada faixa de frequência é muito mais rara do que em outras frequências. Como resultado, em uma certa frequência de oscilação, o arseneto de boro conduz mais calor e é semelhante nesses parâmetros ao diamante.

O novo estudo fornece um novo olhar sobre a física da transferência de calor em um material e, ao mesmo tempo, ilustra o poder dos métodos computacionais modernos. Na prática, a descoberta permitirá o desenvolvimento de novos métodos de remoção de calor de eletrônicos em miniatura, o que aumentará drasticamente seu desempenho. Também é possível que novas informações possam ser aplicadas ao desenvolvimento de tecnologias altamente eficientes para energias alternativas.

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Teor alcoólico da cerveja quente 07.05.2024

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O revestimento antirreflexo melhora a eficiência dos painéis solares 20.05.2014

Cientistas britânicos desenvolveram uma maneira de se livrar do brilho dos painéis solares e aumentar sua eficiência devido à melhor absorção da luz.

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