Geralmente bons condutores elétricos são bons condutores térmicos, visto que para a maioria dos materiais essa relação entre condutividade elétrica e temperatura é governada pela Lei de Wiedemann-Franz. Entretanto, pesquisadores do Berkeley Lab encontraram uma exceção a essa lei.
Fonte imagem: Junqiao Wu/Berkeley Lab
O material em questão é o dióxido de vanádio e segundo Junqiao Wu, físico do laboratório e professor de engenharia e ciência de materiais na instituição, a descoberta não era nem um pouco esperada e é uma quebra na lei dos condutores. Assim, essa pesquisa será muito importante para entender o comportamento eletrônico desses materiais.
Dados de simulações e dispersão de raio-x foram utilizados para calcular a proporção entre condutividade térmica, atribuída a vibração da rede cristalina do material, e o movimento dos elétrons. Para a surpresa de todos, a condutividade térmica obtida com esses dados foi dez vezes menor do que a esperada pela lei de Wiedemann-Franz.
O fenômeno pode ser explicado pela forma como os elétrons estavam se movimentando, em sincronia entre si, como um fluido, e não como partículas individuais, como acontece normalmente em metais. Esse movimento coordenado impede a transferência de calor, já que ela ocorre de forma eficiente quando há diferentes configurações microscópicas.
É claro que dopando o dióxido de vanádio com outros metais, como o tungstênio (W), é possível obter diferentes propriedades. Nesse caso ele diminui a temperatura de transição na qual o óxido se transforma em metal e há um incremento na condutividade térmica. Dessa forma, é possível controlar a quantidade de calor que o material vai dissipar.
Uma das possíveis aplicações da nova tecnologia é para a estabilização da temperatura. Por exemplo, no verão o material poderia ajudar um dispositivo a dissipar calor e poderia ajudar no inverno a fazer com que o material não perdesse calor. Além disso o dióxido de vanádio tem como vantagem a transparência abaixo de 30 ˚ C e absorção da luz infravermelha acima de 60 ˚ C.
Existem outros materiais que conduzem melhor eletricidade do que calor, porém a temperatura de trabalho é centenas de graus abaixo de zero, fazendo com que aplicações comerciais sejam hoje inviáveis.
Referências:
For This Metal, Electricity Flows, But Not the Heat
Cientistas descobrem dióxido de vanádio, metal que conduz energia sem esquentar
Post muito bom ,Conheci o site a pouco tempo ,mas já vi varias mate´rias interessantes e boas ,Essa nova descoberta quando tiver totalmente desenvolvida vai ser uma revolução !