00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IF - INSTITUTO DE FÍSICA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IF
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Tipo: Dissertação
Título: Proposta de um diodo térmico feito de cristal líquido nemático
Título(s) alternativo(s): Proposal of a thermal diode made by nematic liquid crystal
Autor(es): Melo, Djair Ferreira Almeida de
Primeiro Orientador: Pereira, Erms Rodrigues
metadata.dc.contributor.referee1: Leão, Lidiane Maria Omena da Silva
metadata.dc.contributor.referee2: Carvalho, Alexandre Manoel de Morais
Resumo: Acreditava-se que a energia térmica (calor) proveniente de fônons era considerada, na maioria das vezes, como um desperdício de energia e, além disso, que prejudicava o processamento de informações. Em uma tentativa de dar utilidade para este cenário, os fonônicos surgem como alternativa de manipular o fluxo de calor por análogos eletrônicos. Lidando com materiais nanoestruturados já temos análogos aos diodos, transistores e armazenamento de memória. No entanto, os custos associados à fabricação de materiais nanoestruturados são elevados. Neste trabalho, propomos a utilização de compostos líquido-cristalinos como alternativa para a fabricação de um diodo térmico. Este diodo consiste num tubo capilar cilíndrico preenchido com o cristal líquido (CL) nemático 4'-pentil-4-cianobifenil, também conhecido como 5CB, onde suas moléculas apresentam ancoramento perpendicular (homeotrópico) nos regimes forte e fraco na parede interna. A magnitude do raio do tubo e a energia de ancoramento são tais que uma desclinação radial com escape é formada no tubo capilar, onde os eixos moleculares estão, em média, alinhados sobre o diretor ^n = ^r cos x(r) + ^z sin x(r), sendo x(r), uma função monotônica crescente, o ângulo entre o diretor ^n e o plano (r;ℓ). Devido às propriedades anisotrópicas da molécula líquida cristalina e da configuração espacial da desclinação radial com escape, este sistema é termicamente anisotrópico, permitindo o efeito de retificação, uma vez que a condutividade térmica do tubo capilar numa direção é diferente da outra. Apresentamos simulações computacionais que sustentam este efeito para diferentes valores do fluxo de calor. Mostramos que o efeito de retificação térmica alcançado é semelhante ao apresentado por nanotubos de carbono, ou maior do que o apresentado por nanotubos de nitreto de boro, em temperatura ambiente, dependendo do ajuste de alguns parâmetros tais como a potência térmica fornecida, o raio e a altura do tubo capilar e o ângulo de ancoramento.
Abstract: It was believed that the thermal energy (heat) from phonons was considered most often as a waste of energy and, moreover, that hindered information processing. On a trying to give utility for this scenario, the phononics rise as alternative of manipulating heat flux by electronic analogs. Dealing with nanostructured materials we already have analogs to diodes, transistors and memory storage. However, the costs associated to manufacture nanostructured materials are high. In this work, we propose the utilization of liquid-crystalline compounds as an alternative to the manufacturing of a thermal diode. This diode consists a cylindrical capillary tube fulfilled with nematic liquid crystal (LC) 4'-pentyl-4-cyanobiphenyl, also known as 5CB, where its molecules exhibit perpendicular (homeotropic) anchoring in the strong and weak regimes in the inner wall. The magnitude of tube's radius and the energy of the anchoring are such that an escaped radial disclination is formed in the capillary tube, where the molecular axis are on average aligned on the director ^n = ^r cos x(r) + ^z sin x(r), being x(r), a monotonic increasing function, the angle between the director ^n and the (r; ℓ) plane. Due to the anisotropic properties of the liquid crystalline molecule and of the spatial configuration of the escaped radial disclination, this system is thermally anisotropic, allowing the rectification effect, once the thermal conductivity constant of the capillary tube in one direction is different from another. We present computational simulations that sustain this effect for different values of heat flux. We show that the thermal effect rectification achieved is similar to the presented by carbon nanotubes, or greater than the presented by boron nitride nanotubes, in room temperature, depending on the setting of some parameters such as thermal power provided, radius and height of he capillary tube and the anchoring angle
Palavras-chave: Cristal líquido
Desclinação radial com escape
Efeito de retificação
Ângulo de ancoramento
Liquid Crystal
Escaped radial disclination
Rectification effect
Anchoring angle
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física da Matéria Condensada
Citação: MELO, Djair Ferreira Almeida de. Proposta de um diodo térmico feito de cristal líquido nemático. 2015. 64 f. Dissertação (Mestrado em Física da Matéria Condensada) - Instituto de Física , Programa de Pós Graduação em Física da Matéria Condensada, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2015.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/3010
Data do documento: 9-out-2015
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