segunda-feira, 23 de julho de 2018

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Este cristal pode tirar o calor dos computadores


O cristal inusitado será útil para a eletrônica de potência.



Arseneto de boro

Um cristal cultivado a partir de dois elementos minerais relativamente comuns - boro (B) e arsênio (As) - demonstrou uma condutividade térmica muito mais alta do que qualquer outro semicondutor ou metal atualmente em uso, incluindo silício, carbeto de silício, cobre e prata. Ninguém pensara ser possível aproximar-se tanto da excelência termal do diamante com um cristal tão simples sintetizado em escala macroscópica - ele "muda tudo no estudo da condutividade térmica", disseram Fei Tian e seus colegas da Universidade de Houston, nos EUA.

O diamante é o melhor material natural para a condução de calor, mas ele tem suas desvantagens: é caro e é um isolante elétrico. E, quando usado juntamente com um componente semicondutor, o diamante se expande a uma taxa diferente daquela do semicondutor quando o circuito se aquece pelo funcionamento normal, o que danifica o circuito. Assim, a descoberta desse novo cristal - BAs - tem o potencial de se tornar uma solução para uma série de desafios tecnológicos, incluindo a refrigeração de circuitos eletrônicos e nanodispositivos.

"A dissipação de calor é crucial para a eletrônica de alta densidade de potência. Portanto, materiais com alta condutividade térmica são necessários para servir como substratos," disse a professora Shuo Chen.


Condutividade térmica

A condutividade térmica é medida em watts por metro-kelvin (Wm-1K-1), que indica a quantidade de calor que pode passar através de um material com um metro de comprimento quando a diferença de temperatura de um lado para o outro é de 1 grau Kelvin. O cristal de arseneto de boro sintetizado pela equipe tem uma condutividade superior a 1.000 Wm-1K-1 a temperatura ambiente. Para comparação, o cobre tem uma condutividade de cerca de 400 e diamante tem uma condutividade térmica de 2.000 Wm-1K-1.

Tentativas anteriores para sintetizar o arseneto de boro resultaram em cristais medindo menos de 500 micrômetros - pequenos demais para aplicações práticas. Fei Tian e seus colegas obtiveram cristais de 4 x 2 milímetros e 1 milímetro de espessura. Segundo a equipe, cristais maiores poderão ser produzidos aumentando o tempo de cultivo além dos 14 dias utilizados neste experimento.

Antes disso, porém, eles planejam usar os cristais já prontos para testar seu rendimento ao longo de circuitos de silício.