Grafeno para evitar el calentamiento de los dispositivos electrónicos

Grafeno para evitar el calentamiento de los dispositivos electrónicos

El grafeno no solo es un material muy fino, con características extraordinarias de dureza, flexibilidad y conductividad, sino que también disipa el calor de forma muy eficaz y logra enfriar los dispositivos electrónicos, evitando su sobrecalentamiento.

Así lo sostienen científicos del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona, que han descubierto que el grafeno reparte el calor en micrómetros en solo unos cientos de femtosegundos (10-15 s), es decir, menos de una millonésima parte de un millonésimo de segundo, hallazgo que han publicado en la revista Nature Nanotechnology.

Este estudio abre la puerta a poder enfriar eficazmente los elementos nanométricos de circuitos locales, como los transistores, de los dispositivos electrónicos, y evitar así su sobrecalentamiento.

Según explican los investigadores, el continuo proceso de miniaturización e integración de circuitos electrónicos en teléfonos móviles, ordenadores, etc, conlleva una demanda cada vez mayor de gestión térmica eficaz, ya que la disipación del exceso de calor es necesaria para garantizar el correcto funcionamiento de los dispositivos.

A la izquierda, ilustración artística de la propagación convencional del calor en el grafeno. A la derecha, representación artística de la propagación ultraeficiente del calor en el ‘régimen cuántico’ sobre el grafeno. / ICN2 – ICFO

El régimen hidrodinámico del grafeno

Los científicos ya conocían que el grafeno posee una de las conductividades térmicas más altas, incluso mayor que la del diamante, pero ahora han descubierto que este material tiene un régimen de transporte térmico no convencional llamado régimen hidrodinámico, en el que es posible una conductividad térmica aún mayor, con el calor transportado por las cargas.

En este régimen hidrodinámico, según los científicos, las cargas interactúan fuertemente entre sí y siguen leyes similares a las que se aplican al transporte clásico de fluidos, pero que, bajo ciertas condiciones, se produce un denominado ‘régimen cuántico‘, en el que el sistema ya no se comporta como un fluido clásico, lo que permite una propagación del calor mucho más eficiente que en otros regímenes de transporte.

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Artículo completo: “Observation of giant and tunable thermal diffusivity of a Dirac fluid at room temperature”. Block et al., en Nature Nanotechnology, 2021.

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