Nueva forma de control automatizado de la conductividad

Se ha descubierto una manera de manipular la conductividad térmica de materiales y también la eléctrica, mediante cambios en las condiciones externas como por ejemplo la temperatura circundante. Y el efecto no es pequeño. La nueva técnica permite cambiar la conductividad eléctrica en un factor de más de 100, y la conductividad térmica en más de tres veces el valor de referencia.

El sistema desarrollado por Gang Chen y Jianjian Wang del MIT, Ruiting Zheng de la Universidad Pedagógica de Pekín y Jinwei Gao de la Universidad Pedagógica del Sur de China, podría aplicarse a muchos materiales diferentes para aplicaciones térmicas o eléctricas.

Un uso potencial del nuevo sistema es a modo de "fusible" para proteger circuitos electrónicos. En esa aplicación, el material conduciría la electricidad con poca resistencia, mientras la temperatura se mantuviera por debajo de los niveles críticos. Pero si el circuito se comenzara a calentar, ese calor aumentaría la resistencia eléctrica del material, hasta que, al alcanzar la temperatura límite, el flujo de corriente quedaría bloqueado, como ante un fusible fundido. Luego, y a diferencia de un fusible que debe ser reemplazado, o de dispositivos más duraderos que necesitan que alguien reconecte el paso de la electricidad accionando una interruptor, el nuevo sistema hace que a medida que el circuito se enfríe, también disminuya la resistencia eléctrica, permitiendo que el circuito reasuma automáticamente su función.

En líneas generales, el prototipo desarrollado por el equipo de Chen se basa en suspender diminutos copos de un material en un líquido que, como el agua, forma cristales cuando se solidifica. Para sus experimentos iniciales, los investigadores usaron copos de grafito suspendidos en hexadecano líquido. El líquido utilizado en este estudio tiene un punto de fusión cercano a la temperatura ambiente, lo cual resulta idóneo para las situaciones en las que el circuito deba funcionar dentro de una gama de temperaturas afín a las comúnmente reinantes en interiores con presencia humana. Pero el principio básico demostrado en los experimentos también se puede aplicar a situaciones en las que la temperatura normal de funcionamiento sea mucho más alta. Basta con escoger los materiales más adecuados a cada caso.


El proceso de reactivación del flujo eléctrico empieza cuando el líquido se congela. Al solidificarse, la presión ejercida por la formación de sus cristales hace que las partículas flotantes pasen a tener un contacto más estrecho, lo que aumenta su conductividad eléctrica y también su conductividad térmica. Cuando se funde, desaparece esa presión y ambas conductividades bajan.