Un matériau torsadé conduit et isole la chaleur en même temps

La gestion de la chaleur est un défi majeur dans le domaine de l’électronique et de l’ingénierie. Des chercheurs américains ont récemment dévoilé un matériau capable de la bloquer dans une direction et de la conduire dans une autre.

Un défi de taille

La miniaturisation des appareils électroniques implique une place réduite pour les systèmes de refroidissement ou de ventilation, ce qui complique le maintien des composants sensibles à l’écart de ceux dont la température de fonctionnement s’avère élevée. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, des chercheurs de l’université de Chicago ont trouvé un moyen de produire des matériaux particulièrement bien adaptés à cette tâche. À la fois isolants et conducteurs, ceux-ci empêchent la chaleur de se déplacer dans une direction tout en lui permettant de circuler librement dans une autre.

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« L’un des plus grands défis de l’électronique est de contrôler la chaleur à cette échelle, car certains composants se révèlent très instables à haute température », explique Shi En Kim, premier auteur de l’étude. « Avec un matériau à la fois capable de conduire la chaleur et de l’isoler dans différentes directions, nous pouvons la siphonner de sources telles que les batteries, tout en évitant les parties les plus fragiles du dispositif. »

La clé réside dans une fine pellicule de disulfure de molybdène. L’équipe a constaté qu’en empilant plusieurs feuilles de ce matériau (considéré comme un excellent conducteur de chaleur) puis en les tordant légèrement, la chaleur était totalement incapable de passer verticalement d’une couche à l’autre, mais pouvait toujours se déplacer horizontalement à travers la feuille elle-même.

Des systèmes électroniques plus durables et des générateurs thermoélectriques plus efficaces

En pratique, cette technique pourrait être utilisée pour fabriquer des boucliers thermiques capables de bloquer la chaleur et de la transporter. Ce qui permettrait d’éviter que des éléments tels que les batteries ne chauffent des composants électroniques sensibles situés à proximité et que la chaleur que ces derniers dégagent ne les endommagent.

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Une telle approche ouvre également la voie à des générateurs thermoélectriques (dispositifs possédant un côté chaud et un côté froid et produisant un courant électrique à partir de cette différence de température) beaucoup plus efficaces.

Selon l’équipe, des matériaux autres que le disulfure de molybdène agencés de cette manière pourraient produire un effet similaire.