Une couche de mousse de graphène pourrait empêcher les appareils électroniques de surchauffer ou de geler.
Les appareils électroniques, et les batteries en particulier, sont vulnérables aux températures très élevées ou très basses, mais un nouvel interrupteur thermique pourrait aider à faire face à ces deux situations. Il est fait de (quoi d’autre) mousse de graphène qui peut dynamiquement piéger la chaleur lorsqu’il fait froid, ou permettre à la chaleur de s’échapper lorsqu’il fait trop chaud.
Il est recommandé de n’utiliser les batteries au lithium-ion qu’entre 0 et 45 °C, en particulier lors de la recharge. En dehors de cette plage, vous risquez de dégrader les performances de la batterie. Empêcher les composants de surchauffer est un combat constant qui guide la conception des appareils électroniques, qui dégagent eux-mêmes beaucoup de chaleur. Mais lorsque la température extérieure baisse, il serait utile de garder cette chaleur piégée dans l’appareil.
« À mesure que les appareils électroniques deviennent plus petits et plus puissants, la gestion de la chaleur devient une question de plus en plus cruciale », explique Xiulin Ruan, coauteur de l’étude. « La plupart des dispositifs utilisent une gestion thermique passive, comme la conduction et la convection, pour déplacer l’excès de chaleur. Mais ce système n’est pas accordable ou réglable, et n’est d’aucune aide dans des conditions de froid. »
Des chercheurs de l’université de Purdue ont mis au point un moyen de gérer les deux. La clé, comme c’est souvent le cas, est le graphène, un matériau surdimensionné composé de feuilles de carbone d’un seul atome d’épaisseur. C’est normalement un excellent conducteur de chaleur, mais la mousse de graphène agit comme un isolant en raison des poches d’air qu’elle contient. L’équipe a donc exploité cette double nature pour fabriquer une couche qui passe de l’isolant au conducteur.
Un échantillon de mousse de graphène, en cours de compression
Dans le test illustré ci-dessus, les chercheurs ont placé un échantillon de mousse de graphène entre un appareil de chauffage et un dissipateur thermique, et ont mesuré la température et le flux de chaleur lorsque la mousse est comprimée ou détendue. Au départ, la mousse a une épaisseur de 1,2 mm et agit comme un isolant, mais lorsqu’elle est comprimée à 0,2 mm, elle devient huit fois plus conductrice de chaleur.
« Il fonctionne comme une résistance dans un circuit électrique », explique Amy Marconnet, co-auteur de l’étude. « Au lieu de faire varier la quantité de courant qui passe, il fait varier la quantité de chaleur qu’il laisse passer ».
Dans une autre expérience, l’équipe a simulé des températures ambiantes du monde réel comprises entre 0 et 30 °C , la mousse de graphène étant placée au-dessus d’une source de chaleur simulant un appareil électronique. Les résultats ont été tout aussi prometteurs, stabilisant la température de fonctionnement de l’appareil sur toute la plage de températures ambiantes.
Selon l’équipe, ce système pourrait être très utile pour les appareils électroniques personnels tels que les téléphones, mais il pourrait peut-être être étendu à des composants plus grands, comme les batteries des véhicules électriques, qui peuvent être particulièrement sensibles à la température.
