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홋카이도 대학, 삿포로, 일본

현대 전자 제품에서는 사용 중에 많은 열이 폐기물로 발생합니다. 따라서 사용 중인 장치가 지나치게 뜨거워지고 냉각 솔루션이 필요한 이유입니다. 지난 10년 동안 전기를 통해 이러한 열을 관리하는 개념이 테스트되어 전기화학적 열 트랜지스터가 개발되었습니다.

현재 액체 상태 열 트랜지스터가 사용되고 있지만 중요한 제한 사항이 있습니다. 주로 누출로 인해 장치 작동이 중지됩니다.

이제 홋카이도 대학 연구팀이 최초의 고체 전기화학적 열 트랜지스터를 개발했습니다. Advanced Functional Materials 저널에 설명된 이 발명은 현재의 액체 상태 열 트랜지스터보다 더 안정적이고 효과적입니다.

"열 트랜지스터는 크게 두 가지 재료, 즉 활성 재료와 스위칭 재료로 구성됩니다"라고 오타 히로미치 교수는 말했습니다. "활물질은 열전도도(k)가 가변적이며, 스위칭물질은 활물질의 열전도도를 조절하는 데 사용됩니다."

연구팀은 스위칭 재료로도 기능하는 이트륨 산화물 안정화 지르코늄 산화물 베이스에 열 트랜지스터를 구성하고 스트론튬 코발트 산화물을 활성 물질로 사용했습니다. 백금 전극은 트랜지스터를 제어하는 ​​데 필요한 전력을 공급하는 데 사용되었습니다.

"켜짐" 상태에서 활물질의 열전도율은 일부 액체 상태 열 트랜지스터와 비슷했습니다. 일반적으로 활물질의 열전도도는 '오프'에 비해 '온' 상태에서 4배 더 높았다. 또한 이 트랜지스터는 10번의 사용 주기 동안 안정적이었습니다. 이는 현재의 일부 액체 상태 열 트랜지스터보다 우수했습니다. 이 동작은 별도로 제작된 20개 이상의 열 트랜지스터에서 테스트되었습니다. 한 가지 단점은 작동 온도가 약 300°C라는 점이었습니다.

"우리의 연구 결과는 고체 전기화학 열 트랜지스터가 어떠한 제한도 없이 액체 전기화학 열 트랜지스터만큼 효과적일 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다."라고 Ohta는 말했습니다. "실용적인 열 트랜지스터 개발의 주요 장애물은 스위칭 재료의 높은 저항과 그에 따른 높은 작동 온도입니다. 이것이 우리 미래 연구의 초점이 될 것입니다."

자세한 내용은 Sohail Keegan Pinto에게 문의하세요. 이 이메일 주소는 스팸봇으로부터 보호됩니다. 보려면 JavaScript를 활성화해야 합니다.; +81 11-706-2185.

이 기사는 Tech Briefs Magazine 2023년 6월호에 처음 게재되었습니다.

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