La conductividad térmica de la red, una característica esencial de los materiales, juega un papel en diversas aplicaciones tecnológicas, incluida la conversión y gestión de energía térmica. Se propone un modelo de primeros principios de conductividad térmica mínima de red (minL) basado en un estudio teórico unificado de transferencia de calor en cristales y vidrio. El modelo indica un comportamiento universal en cristales a altas temperaturas cuando se aplica a miles de materiales inorgánicos.
Los cristales que pueden conducir electrones pero no calor tienen una amplia gama de potenciales. Los investigadores han creado una tecnología para encontrar y crear estos materiales.
Si bien los cristales son conductores efectivos de calor y electrones, algunos tienen baja conductividad térmica. El nuevo estudio tiene como objetivo comprender las propiedades de estos materiales y el potencial para su desarrollo.
El coautor Vidvuds Ozolins, profesor Tom Steyer y Kat Taylor de soluciones de energía limpia, dijo: «Desea que el material sea muy aislante térmicamente, mientras que al mismo tiempo desea obtener el cristal para que los electrones puedan deslizarse a través de él y generar corrientes».
El objetivo es desarrollar un material aislante que permita que los electrones lo atraviesen y produzcan corrientes. Este método funciona bien para recubrimientos de barrera térmica para motores a reacción y producción de energía.
Él dijo, «Este estudio trata de comprender lo que se necesita para que un cristal tenga una conductividad térmica muy baja que se acerque a los límites del vidrio».
Los investigadores señalan que estas cualidades están determinadas por la forma en que los átomos interactúan entre sí en forma de fonones.
Investigadores de la Universidad de Yale han creado un modelo teórico que incorpora ideas sobre el vidrio para explicar cómo se produce la baja conductividad térmica en los cristales. El estudio utilizó este modelo junto con el análisis de datos asistido por redes neuronales.
El modelo indica qué materiales se pueden usar y controlar para producir un cristal con baja conductividad térmica. El siguiente paso es realizar cálculos más detallados para comprender mejor las propiedades y colaborar con los experimentadores para realizar investigaciones adicionales sobre algunos de los materiales esperados.
Referencia de la revista:
- Yi Xia, Chris Wolverton et al .: Comprensión unificada de la conductividad térmica mínima de la red. Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias. DOI:10.1073/pnas.2302541120
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