Crédito: avances científicos (2025). Doi: 10.1126/sciadv.adw8588
Un equipo internacional dirigido por investigadores del Instituto Nacional de Grafeno de la Universidad de Manchester ha demostrado un dispositivo capaz de controlar eléctricamente el flujo de calor, potencialmente transformando la gestión térmica en aplicaciones electrónicas aeroespaciales y avanzadas.
Los hallazgos se detallan en Avances científicos.
El equipo introdujo un nuevo tipo de interruptor térmico que utiliza películas de grafito de alta conductividad térmica. Cuando se aplica un voltaje, los iones se insertan entre capas de grafito. Estos iones interrumpen el movimiento del fonón, reduciendo la conductividad térmica hasta en un 1,300%. La eliminación del voltaje expulsa los iones y restaura la capacidad original de transporte de calor.
Esta potente modulación permite que el dispositivo gire activamente la conducción de calor “encendida” y “apagada” a voluntad, reflejando la funcionalidad de los transistores electrónicos, pero para el calor en lugar de la electricidad.
“Este descubrimiento representa un avance significativo en la tecnología de gestión térmica. Por primera vez, hemos demostrado un dispositivo electrotérmico práctico que proporciona transporte de sobrecalentamiento de control preciso y reversible”, dijo el autor principal Coskun Kocabas.
“Lo que hace que nuestro dispositivo sea realmente transformador es su capacidad para operar de manera confiable en entornos extremos como el espacio”, dijo el Dr. Pietro Steiner, autor principal y tecnología actual para tecnologías térmicas basadas en grafeno en Smartir Ltd., un spinot de la Universidad de Manchester.
“La naturaleza de estado sólido y la ausencia de piezas mecánicas lo hacen particularmente atractivo para las aplicaciones aeroespaciales, donde la confiabilidad, el peso y la eficiencia son críticos”.
Más allá de la conmutación básica, el equipo demostró que su dispositivo podría dirigir activamente el flujo de calor en las direcciones deseadas. Al configurar voltajes en electrodos estampados, crearon vías de conducción térmica anisotrópica, abriendo posibilidades para sistemas de gestión térmica programables.
Kocabas agregó: “Esta tecnología de conmutación térmica podría revolucionar la regulación térmica de la nave espacial, ofreciendo soluciones dinámicas y reconfigurables para gestionar el exceso de calor sin mecanismos de movimiento complejos o radiadores voluminosos”.
La nave espacial a menudo confía en radiadores o válvulas mecánicas para volcar el exceso de calor. Estos sistemas agregan peso y falla mecánica de riesgo bajo vibración. Un interruptor delgado de estado sólido elimina esas restricciones. Puede funcionar en el vacío ultra alto y tolerar los niveles de radiación que se encuentran en la órbita.
A continuación, el grupo probará la velocidad de conmutación bajo una alta carga térmica. Planean integrar el interruptor con la electrónica prototipo. El movimiento de iones más rápido y los intercalantes alternativos podrían aumentar aún más el rendimiento.
Al vincular directamente las señales eléctricas con el transporte de calor, este trabajo establece las bases para el manejo térmico programable en aeroespacial, enfriamiento electrónica y aislamiento adaptativo.
Más información: Pietro Steiner et al, transporte térmico controlado eléctricamente en películas de grafito a través de la intercalación de líquidos iónicos reversibles, los avances científicos (2025). Dos: 10.1126/sciadv.adw8588
Proporcionado por la Universidad de Manchester
Cita: El interruptor térmico eléctrico diseñado para el espacio utiliza la tecnología de iones de grafito (2025, 29 de julio) Recuperado el 29 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-electric-thermalspace-graphite-ion.html
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