El control efectivo de la transferencia de calor es importante para mejorar la eficiencia energética. El diodo térmico es uno de los elementos clave del control del flujo de calor. Como el efecto de rectificación actual que se encuentra en los diodos electrónicos, el flujo de calor se mantiene fácilmente en una dirección en un diodo térmico, mientras está obstruido en la dirección opuesta. Se puede obtener una rectificación de calor considerable utilizando una unión de dos materiales sólidos con tendencias opuestas en la conductividad térmica en función de la temperatura. Este tipo de diodo térmico ofrece escalabilidad y una analogía simple del diseño de diodos eléctricos.

Un equipo dirigido por el profesor Tong Peng de los Institutos de Ciencias Físicas de Hefei (HFIPS) de la Academia de Ciencias de China (CAS) había informado que habían encontrado sulfuros Ni _1-x Fe _X S, una serie de materiales que pueden desbloquear nuevas formas de crear una mejor rectificación térmica.

Recientemente, el mismo equipo anunció que construyeron un nuevo diodo térmico con un material combinado de Ni _0,85 Fe _0,15 S y alúmina, que mostró un rendimiento superior a cualquier otro diodo térmico de estado sólido jamás reportado. Su resultado actualizado se publicó en Journal Revisión física aplicada .

En su estudio anterior, descubrieron el salto abrupto de la conductividad térmica en las proximidades de la transición de fase de primer orden (FOPT) en Ni _1-x Fe _X S. El cambio de conductividad térmica es tan alto como 200%, lo que sugiere que los sulfuros son materiales prometedores para diseñar diodos térmicos de estado sólido.

Sobre esta base construyeron un diodo térmico con Ni _0,85 Fe _0,15 S (unido por 10% en peso de Ag) y Al ₂ O ₃ como dos segmentos. El diodo térmico presenta un excelente rendimiento de rectificación térmica. Cuando el extremo frío del diodo térmico se establece en 250 K, con un sesgo de temperatura de 97 K, el coeficiente máximo de rectificación térmica γ _max llega a 1,51.

Entonces yo _0,85 Fe _0,15 Sal ₂ O ₃ El diodo térmico muestra ventajas sobre otros diodos térmicos de estado sólido. A saber, su γ _max es el más grande entre los valores reportados, mientras tanto, el sesgo de temperatura solicitado para conducir γ _max es al menos 100 K menor que el de los diodos térmicos reportados que tienen γ _max valores.

El destacado efecto de rectificación térmica del diodo térmico actual puede tener aplicaciones potenciales en sistemas de gestión térmica como la refrigeración calórica y la conversión de energía.

Es más, sobre la base de análisis sistemáticos experimentales y teóricos, el equipo aclaró cómo el factor de rectificación térmica se ve afectado por la temperatura fría del terminal, la relación de longitud de Ni _0,85 Fe _0,15 S y Al ₂ O ₃ segmentos, y la nitidez del FOPT de Ni _0,85 Fe _0,15 S.

Estos nuevos resultados proporcionan guías para diseñar nuevos diodos térmicos de estado sólido en el futuro.