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Propuesta explicaría transferencia de calor a escalas nano

 
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Científicos del Cinvestav (México) y de la Universidad de Boulder (Colorado) formularon una ecuación que explicaría el transporte de calor a nivel nanométrico, la cual podría convertirse en ley.
Científicos del Cinvestav (México) y de la Universidad de Boulder (Colorado) formularon una ecuación que explicaría el transporte de calor a nivel nanométrico, la cual podría convertirse en ley.

19 de febrero de 2012

Científicos del Cinvestav (México) y de la Universidad de Boulder (Colorado) formularon una ecuación que explicaría el transporte de calor a nivel nanométrico, la cual podría convertirse en ley.

Un investigador mexicano estuvo en la Sede Manizales compartiendo con la comunidad académica su propuesta teórica sobre el tema.

En el campo de la física de los materiales, la Ley de Fourier, formulada en 1829, da explicación al transporte de temperatura en materiales macrométricos, que implican medidas por encima del metro, así como en dimensiones micrométricas del orden de micrómetros (10-6 metros).

Pero cuando el tamaño de los materiales se reduce a nanómetros (10-9 metros) surgen fenómenos de los que aún no se puede dar razón, ante lo cual el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) de Mérida (México), en conjunto con la Universidad de Boulder (Colorado), formularon una ecuación que explicaría el transporte de calor a esta escala.

El planteamiento, que podría llegar a ser una nueva ley, dice que el traspaso de calor en los nanomateriales está fuertemente determinado por los electrones –los cuales se encargan de transportar electricidad–, y los fonones –nuevas partículas que conducen calor–, los cuales están presentes en todos los materiales.

“Con base en la ecuación de transporte de calor de Boltzmann –uno de los diez problemas matemáticos que la comunidad científica no ha logrado resolver en su totalidad–, hicimos una aproximación donde se explica que a escalas nano el transporte de calor no se describe por la diferencia de temperatura de un lugar a otro (como sucede en niveles macro), sino por el movimiento de electrones y fonones de un lado a otro”, manifestó José Ordóñez Miranda, investigador del Cinvestav.

El fenómeno se ejemplifica a gran escala cuando al tomar una taza de café con las manos frías, estas se calientan; allí hay transferencia de calor debido a la diferencia de temperatura entre ambos elementos.

Pero si esto sucediera a nivel nanométrico, el calentamiento de las manos se efectuaría por el movimiento de electrones y fonones de la taza a las manos, es decir que estas partículas efectuarían una especie de “salto” de un elemento a otro.

Estos resultados teóricos ya se encuentran publicados en el Journal of Applied Physics, pero aún falta la validación experimental.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co

Prueban conductividad del cobre con nanopartículas de plata

 
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El material está compuesto por cobre con partículas de plata.
El material está compuesto por cobre con partículas de plata.

1 de febrero de 2012

Predecir la capacidad para conducir energía del compuesto de cobre con partículas de plata y describir su comportamiento físico y químico es el enfoque de un modelo teórico en desarrollo.

La Universidad de Mérida (México), en colaboración con la Universidad de Boulder (Colorado), trabajan en la consolidación de este modelo que permitiría el análisis de la conductividad de la combinación de cobre con partículas de plata de tamaño nanométrico.

Durante su visita de intercambio para fortalecer procesos de investigación con la Sede Manizales, José Ordóñez Miranda, investigador posdoctoral del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) de Mérida, en México, expresó que “en la comunidad científica solo existen estudios para escalas milimétricas y micrométricas pero no para estos tamaños nano”.

“Si tenemos un material compuesto grande como una placa de cobre, pero con nanopartículas de plata, las cuales mejoran las propiedades del cobre como la conductividad de la energía, la pregunta es cuál es esa nueva conductividad y cuánto mejora esa propiedad, teniendo en cuenta que en el cobre puro esta es de 401 watts por metro por kelvin, y la de la plata es alrededor de 2.000”, manifestó el investigador.

Dicha pregunta, afirmó, ha sido investigada alrededor de cien años atrás pero se han encontrado respuestas para condiciones limitadas. Este modelo teórico responde a dos efectos que no se habían estudiado: el tamaño de la partícula y el efecto de concentración del material.

Dichos aspectos cobran relevancia teniendo en cuenta que el crecimiento (aumento de la conducción de energía) depende de muchos factores, como el tamaño de las partículas, si es de 5, 10, 15 o más nanómetros; la forma, si son esféricas, cilíndricas o presentan diferentes morfologías; la dirección, si están alineadas o no, y la cantidad de partículas, entre otros.

“Los resultados coinciden con datos experimentales reportados en la literatura científica, lo que demuestra que la conductividad de esas partículas de plata de tamaño nano que estamos insertando en las mejores condiciones, podrían lograr un crecimiento de más del 50% de la capacidad del cobre, es decir, 600 watts por metro por kelvin”, concluyó Ordóñez Miranda.

Créditos: agenciadenoticias.unal.edu.co