Diodos Térmicos de Mudança de Fase Dupla para Relações de Retificação Aprimoradas: Teoria e Experimento

Resumo Diodos térmicos são materiais que permitem o transporte direcional preferencial de calor e são dispositivos altamente promissores para conservação de energia, captação de energia e aplicações em processamento de informações. Uma forma de um diodo térmico consiste na junção entre um material de mudança de fase e um material invariante em fase, com relações de retificação que escalam com a raiz quadrada da razão das condutividades térmicas das duas fases. Neste trabalho, os autores introduzem e analisam o conceito de um Diodo Térmico de Mudança de Fase Dupla (DPCTD) como a junção de dois materiais de mudança de fase com temperaturas de limite de fase semelhantes, mas coeficientes de temperatura de condutividade térmica opostos. Esses sistemas possuem uma escalabilidade ótima significativamente aprimorada da relação de retificação como a raiz quadrada do produto das razões de condutividade térmica. Além disso, os autores projetam e fabricam experimentalmente um DPCTD ambiente possibilitado pela junção de uma espuma de poliestireno impregnada com octadecano, polimerizada usando um molde de emulsão de alta fase interna (PFH-O) e uma solução aquosa de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM). O DPCTD mostra uma relação de retificação térmica significativamente aprimorada tanto experimentalmente (2,6) quanto teoricamente (2,6) em comparação com diodos térmicos ideais compostos apenas pelos materiais constituintes.