Il nuovo materiale isolante che è 50.000 volte più sottile di un foglio di carta potrebbe rendere l’elettronica ancora più compatta. Smartphone, laptop e altri dispositivi elettronici naturalmente emettono calore durante il loro funzionamento. Gli ingegneri nei loro progetti per proteggere questi dispositivi da malfunzionamenti, devono incorporare un materiale termoisolante, può essere vetro, plastica o persino un traferro.
I ricercatori della Stanford University in un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science Advances, hanno oltrepassato i confini dell’isolamento termico impilando materiali spessi come fogli di carta in corrispondenza delle aree calde.
Il materiale prodotto ha lo spessore di appena 10 atomi, ma fornisce lo stesso isolamento di un pannello di vetro 100 volte più spesso. L’idea potrebbe avere enormi implicazioni per l’industria elettronica, considerando che gli schermi termici più sottili liberano spazio in modo che l’elettronica possa diventare ancora più compatta.
Lo scudo termico dell’atomo
Eric Pop professore d’ingegneria elettrica a Stanford, e i colleghi, per il loro studio hanno dovuto ragionare fuori dagli schemi. Ciò significa che hanno pensato al calore in un modo radicalmente nuovo, come se fosse il suono: sia il calore sia il suono in realtà sono onde di energia con la differenza che il calore è una forma di suono ad alta frequenza.
Guardando attraverso questa lente, è possibile trattare l’isolamento termico allo stesso modo in cui un ingegnere del suono attenua le onde acustiche per ottenere un suono pulito. Eric Pop in passato era un DJ radiofonico alla KZSU 90.1 FM di Stanford, è ben consapevole di questa dinamica, però alla fine è stata la costruzione della casa a fornire il pezzo mancante del puzzle.
Le case moderne impiegano finestre a più strati, costituite da lastre di vetro di vario spessore con strati d’aria intrappolati tra loro. I ricercatori nell’adattare questa idea hanno utilizzato uno strato di grafene e altri tre materiali di spessore equivalente alle dimensioni di un atomo, realizzando un isolante a quattro strati, profondo solo 10 atomi.
L’isolante nonostante la sua incredibile sottigliezza è efficace perché il calore è attenuato durante il passaggio attraverso ogni strato.
Eric Pop in conclusione ha detto:
«Come ingegneri, conosciamo bene il modo di controllare l’elettricità, stiamo migliorando con la luce, ma abbiamo appena iniziato a capire come manipolare il suono ad alta frequenza che si manifesta come calore alla grandezza atomica».
La sfida nell’elettronica ora sta nel trovare un metodo di produzione a basso costo che possa incorporare un isolante così sottile. I ricercatori di là delle applicazioni commerciali, sperano un giorno di raggiungere un obiettivo ancora più ambizioso: controllare il calore che scorre attraverso gli oggetti solidi, analogamente a come ora è controllata l’elettricità e la luce che passa attraverso i fili.
