Geleidt stroom maar geen warmte – dit materiaal overtreedt de wet!
Onderzoekers van Duke University en de University of California (Berkeley) hebben ontdekt dat vanadiumdioxide (VO2) wel elektriciteit geleidt, maar (bijna) geen warmte! Dit werd door ontwerpers van onderdelen voor warmtepompen en voedingsapparaten met luid applaus begroet.
Onderzoekers van Duke University en de University of California (Berkeley) hebben ontdekt dat vanadiumdioxide (VO2) wel elektriciteit geleidt, maar (bijna) geen warmte! Dit werd door ontwerpers van onderdelen voor warmtepompen en voedingsapparaten met luid applaus begroet.
Als elektronicus weet u dat goede geleiders van elektriciteit volgens de wet van Wiedemann-Franz ook goede warmtegeleiders zijn. De onderzoekers toonden met simulaties en röntgendiffractie-experimenten bij VO2-nanobuisjes aan dat de hoeveelheid thermische geleiding veroorzaakt door de trillingen (fononen) van het kristalrooster van het materiaal en door de bewegingen van elektronen tien keer kleiner was dan op basis van natuurwetten, waaronder die van Wiedemann-Franz, kon worden verwacht.
De hoeveelheid elektriciteit en warmte die vanadiumdioxide geleidt kan worden beïnvloed door het te mengen met andere materialen. Door monokristallijne vanadiumdioxide-monsters met het metaal wolfraam te doteren, verlaagden de onderzoekers de fasetransitie-temperatuur waarbij vanadiumdioxide een metaal wordt. Tegelijkertijd werden de elektronen in de metaalfase betere warmtegeleiders.
Het volledige rapport over deze ‘wetsovertredende’ ontdekking is getiteld: Anomalously low electronic thermal conductivity in metallic vanadium dioxide.
Als elektronicus weet u dat goede geleiders van elektriciteit volgens de wet van Wiedemann-Franz ook goede warmtegeleiders zijn. De onderzoekers toonden met simulaties en röntgendiffractie-experimenten bij VO2-nanobuisjes aan dat de hoeveelheid thermische geleiding veroorzaakt door de trillingen (fononen) van het kristalrooster van het materiaal en door de bewegingen van elektronen tien keer kleiner was dan op basis van natuurwetten, waaronder die van Wiedemann-Franz, kon worden verwacht.
De hoeveelheid elektriciteit en warmte die vanadiumdioxide geleidt kan worden beïnvloed door het te mengen met andere materialen. Door monokristallijne vanadiumdioxide-monsters met het metaal wolfraam te doteren, verlaagden de onderzoekers de fasetransitie-temperatuur waarbij vanadiumdioxide een metaal wordt. Tegelijkertijd werden de elektronen in de metaalfase betere warmtegeleiders.
Het volledige rapport over deze ‘wetsovertredende’ ontdekking is getiteld: Anomalously low electronic thermal conductivity in metallic vanadium dioxide.
