Environ 90 % de la consommation mondiale d'énergie implique la production ou la manipulation de chaleur, si la maîtrise du transport thermique est pourtant un enjeu dans de nombreux domaines, allant des dispositifs électroniques à l'échelle micro et nanométrique à l'aéronautique. Les matériaux présentant une transition abrupte entre les états de conductance thermique faible et élevée sont fortement souhaités pour le développement rapide d'applications de régulation thermique.

Dans un nouveau rapport publié le Acta Materialia , une équipe conjointe dirigée par le professeur Tong Peng et le professeur Zhang Yongsheng de l'Institute of Solid State Physics (ISSP) des Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) ont rapporté leurs nouvelles découvertes sur un changement brutal de la conductivité thermique jusqu'à 200% dans un intervalle de température de 40 Kelvin dans les sulfures Ni1 -X Fe X S.

"Le changement de conductivité thermique observé dépasse ceux rapportés dans d'autres matériaux de régulation thermique, " a déclaré le professeur Tong, "De plus, la température de fonctionnement peut être bien ajustée en ajustant la concentration en fer, rendant un tel schéma de régulation de la conductivité thermique adaptable à différents besoins d'application."

"Nous avons fait des calculs théoriques, " a déclaré le professeur Zhang, un physicien théoricien, "et a constaté que le grand saut de conductivité thermique provient de la modification spectaculaire de la structure électronique à la transition de phase de premier ordre."

Le matériau est de nature fragile, alors le groupe a fait quelque chose de plus. Ils ont ajouté de l'argent pour améliorer l'usinabilité et la stabilité du cycle thermique, ce qui est bénéfique pour les applications pratiques.

Le grand saut de conductivité thermique ainsi que la réversibilité suggèrent que les matériaux actuels sont un nouveau matériau prometteur pour les applications de gestion thermique. Outre, les sulfures hexagonaux sont faciles à synthétiser et les matières premières sont respectueuses de l'environnement.

Beaucoup d'applications peuvent être introduites dans ce matériau. Par exemple, il peut être utilisé pour construire des diodes thermiques. Semblable aux diodes électroniques, les diodes thermiques ne permettent au flux de chaleur de circuler que dans une direction spécifique, tout en bloquant en sens inverse. Sa conductivité thermique pouvant être ajustée de manière autonome, ce matériau peut également être appliqué pour maintenir à la température optimale contre la variation de température de l'environnement.