Dépendance à la température de la conductivité thermique dans 2 types de copolymères blocs cristallins liquides (BC-1, BC-2), où les structures des parties cristallines liquides sont différentes. Crédit :Yoshiaki Nakamura et al.
Les téléphones portables d'il y a quelques décennies ressemblent aujourd'hui à des jouets en plastique désuets. C'est un exemple de la miniaturisation dramatique de l'électronique moderne, ainsi que des fonctionnalités supplémentaires. Malheureusement, cette miniaturisation s'accompagne d'un problème :le défi de la dissipation de la chaleur. Ce défi limite la fonctionnalité des appareils électroniques ultra-petits. Pour des applications pratiques, la solution à la dissipation thermique doit incorporer un moyen de moduler la température à laquelle le dispositif change sa vitesse de transmission thermique.
Maintenant, dans une étude récemment publiée dans Nano Letters , des chercheurs de l'Université d'Osaka et des partenaires collaborateurs ont modulé expérimentalement la température de commutation thermique des copolymères à blocs. Cette étude aidera les chercheurs à moduler à moindre coût la température des appareils électroniques organiques en modifiant la vitesse de transmission de la chaleur, et contribuera ainsi à résoudre un défi important de miniaturisation des appareils.
"Les copolymères séquencés cristallins liquides et nanostructurés sont idéaux pour notre travail", explique le premier auteur Takafumi Ishibe. "En utilisant les changements de température pour moduler l'anisotropie des nanostructures, on peut facilement moduler la conductivité thermique du polymère."
Un composant - appelé mésogène - du polymère subit une transition de phase (de nanostructuration cylindrique à sphérique) lors du franchissement d'un seuil de température. Cette température est appelée température de transition. En d'autres termes, l'anisotropie - et donc la conductivité thermique - du polymère dépend de la température.
La clé du travail des chercheurs est que le réglage de la composition chimique du mésogène est un moyen facile de modifier la température de transition. Autrement dit, par simple synthèse chimique, on peut facilement ajuster la température à laquelle les changements d'anisotropie se produisent, et ainsi modifier la vitesse de transmission de la chaleur du polymère.
"Nous avons ajusté la température de transition sur la plage de 90 degrés Celsius à 147 degrés Celsius par un choix judicieux du mésogène", explique l'auteur principal Yoshiaki Nakamura. "La commutation de conductivité était entièrement réversible et la différence entre l'état activé et désactivé était d'environ 2, ce qui est comparable aux valeurs conventionnelles de divers interrupteurs thermiques signalées dans les études précédentes."
De nombreux chercheurs ont modifié le rapport marche/arrêt des matériaux à commutation de conductivité thermique. Cependant, cette étude est la première à se concentrer expérimentalement sur la modulation de la température de commutation thermique en contrôlant la température de transition de tels matériaux. Ce faisant, Nakamura et ses collègues ont conféré une fonctionnalité pratique aux copolymères séquencés qui subissent une commutation de conductivité thermique, et à faible coût. Cette innovation est très prometteuse pour la durabilité de la gestion thermique dans les technologies de pointe à venir.
L'article, "Tunable thermal switch via order-order transition in liquid cristallin block copolymer", a été publié dans Nano Letters . Contrôler le flux de chaleur dans un solide en changeant la dimensionnalité de la structure cristalline
