Enerji Bakanlığı'nın Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki (ORNL) araştırmacılar, Ohio Eyalet Üniversitesi ve Amphenol Corporation ile işbirliği içinde, bir seramik malzemeye elektrik alanı uygulamanın ısının bir yönde neredeyse üç kat daha verimli akmasını sağlayabileceğini keşfetti. PRX Energy'de yayınlanan bulgular, ısı taşınımı hakkında bildiğimiz her şeye meydan okuyor - ya da en azından uzun süredir kabul edilen bazı varsayımları sorguluyor.

Sır, ısıyı çok küçük, çok kalabalık bir metro gibi taşıyan o minik atomik titreşimler olan fononlarda yatıyor. Bir elektrik alanı uygulandığında, alanla aynı yönde titreşen fononlar daha uzun yaşayıp daha uzağa gidebiliyor, yanal titreşenler ise bir nevi pes ediyor. Sonuç? Isı, alan yönünde diğer yönlere göre neredeyse üç kat daha hızlı akıyor.

"Isının ne kadar hızlı ve hangi şekilde aktığını kontrol edebilmek, termal enerjiyi çok daha verimli yöneten cihazlara yol açabilir," dedi ORNL doktora sonrası araştırma görevlisi Puspa Upreti, daha iyi soğutma sistemlerinin hayalini kurduğunu düşündüren bir tonda.

Ekip, relaksör bazlı ferroelektrik adı verilen bir seramik sınıfı kullandı - bunlar temelde malzeme dünyasının havalı çocukları; bir elektrik alanına maruz kaldıklarında minik elektrik yükleri sıraya giriyor ve fononları saçmayı bırakıyor. Neler olduğunu görmek için Spallasyon Nötron Kaynağı'nda gelişmiş esnek olmayan nötron saçılımı kullandılar, çünkü atomların titreşmesini izlemek istediğinizde büyük nötron silahlarını çıkarırsınız.

"Toplu ferroelektrik malzemeler üzerinde yapılan önceki çalışmalar, termal iletkenlikte %5 ila %10 arasında mütevazı iyileştirmeler elde etmişti, oysa yeni ölçümler %300'e yakın bir artış ortaya koyuyor," dedi deneylere liderlik eden ORNL kıdemli araştırmacısı Michael Manley. Bu üç katlık bir artış, araştırmacıları bile şaşırttı; görünüşe göre daha çok kibar bir dürtme bekliyorlardı.

Termal iletkenlik deneylerini tasarlayan Ohio Eyaleti'nden merhum Profesör Joseph Heremans gurur duyardı. Onun doktora adayı Delaram Rashadfar, "Profesör Heremans her zaman önce verilere güvenmenin ve teorinin onu takip etmesine izin vermenin önemini vurgulardı," dedi. Bilgece bir tavsiye, özellikle veriler 'Hey, ısı akışını üçe katladık' dediğinde.

Bu atılım, katı hal soğutma sistemlerine, ısıdan elektriğe dönüştürücülere ve daha iyi çip tabanlı elektroniklere yol açabilir - temelde çok ısınan ve sakinleşmesi gereken her şey. Araştırma, DOE Temel Enerji Bilimleri programı tarafından desteklendi, çünkü görünüşe göre hükümet bile elektroniğinin aşırı ısınmasını istemiyor.