Le contrôle efficace du transfert de chaleur est important pour améliorer l'efficacité énergétique. La diode thermique est l'un des éléments clés du contrôle du flux de chaleur. Comme l'effet de redressement de courant trouvé dans les diodes électroniques, le flux de chaleur est facilement maintenu dans une direction dans une diode thermique, alors qu'il est obstrué dans la direction opposée. Une rectification thermique importante peut être obtenue en utilisant une jonction de deux matériaux solides avec des tendances opposées de la conductivité thermique en fonction de la température. Ce type de diode thermique offre une évolutivité et une analogie simple avec la conception des diodes électriques.

Une équipe dirigée par le professeur Tong Peng des Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) avait signalé avoir trouvé des sulfures Ni 1 fois Fe X S, une série de matériaux qui peuvent ouvrir de nouvelles voies pour créer une meilleure rectification thermique.

Récemment, la même équipe a annoncé avoir construit une nouvelle diode thermique avec un matériau combiné de Ni 0,85 Fe 0,15 S et alumine, qui a affiché des performances supérieures à toutes les autres diodes thermiques à semi-conducteurs jamais signalées. Leur résultat mis à jour a été publié dans le Journal Examen physique appliqué .

Dans leur étude précédente, ils ont découvert le brusque saut de conductivité thermique au voisinage de la transition de phase du premier ordre (FOPT) dans Ni 1 fois Fe X S. Le changement de conductivité thermique est aussi élevé que 200%, ce qui suggère que les sulfures sont des matériaux prometteurs pour la conception de diodes thermiques à semi-conducteurs.

Sur ce socle, ils ont construit une diode thermique avec Ni 0,85 Fe 0,15 S (lié par 10 % en poids d'Ag) et Al 2 O 3 comme deux segments. La diode thermique présente d'excellentes performances de rectification thermique. Lorsque l'extrémité froide de la diode thermique est réglée à 250 K, à un biais de température de 97 K, le coefficient de redressement thermique maximal ?? max atteint 1,51.

Alors je 0,85 Fe 0,15 S/Al 2 O 3 La diode thermique présente des avantages par rapport aux autres diodes thermiques à semi-conducteurs. À savoir, son ?? max est la plus grande parmi les valeurs rapportées, pendant ce temps, le biais de température demandé pour la conduite ?? max est d'au moins 100 K inférieur à celui des diodes thermiques signalées ayant des propriétés comparables ?? max valeurs.

L'effet de redressement thermique exceptionnel de la diode thermique actuelle peut avoir des applications potentielles dans les systèmes de gestion thermique tels que la réfrigération calorique et la conversion d'énergie.

De plus, sur la base d'une analyse expérimentale et théorique systématique, l'équipe a clarifié comment le facteur de rectification thermique est affecté par la température terminale froide, le rapport de longueur de Ni 0,85 Fe 0,15 S et Al 2 O 3 segments, et la netteté du FOPT de Ni 0,85 Fe 0,15 S.

Ces nouveaux résultats fournissent des guides pour la conception de nouvelles diodes thermiques à semi-conducteurs à l'avenir.