Виконання ізоляції матеріалу можна регулювати за бажанням

Більшість матеріалів мають фіксовану теплопровідність, але подача напруги на цю плівку значно змінить її теплові властивості.

Яньцзі rényuán Фасяню, Ši gǔ yǎnghuà WU (SCO) zìrán cúnzài YU YI zhǒng Цзяоцзо brownmillite (Чжонсінь) де yuánzǐ jiégòu Zhong, DAN Dang yǎng lízǐ bèi Tianjia Дао Цічжун (ВАМИ) shí, tā Бянь dé Ген yǒu Сю, Ген dǎorè, ér dāng qīng lízǐ bèi tiānjiā dào qízhōng (zuǒ) shí, tā biàn dé gèng bù yǒu xù, gèng dǎorè. Túpiàn: Яньцзі rényu tígōng cáiliào де diànzǐ hé cíxìng Ненг tōngguò yìngyòng Діан Шура ér xiǎnzhù gǎibiàn, xíngchéngle suǒyǒu Xiandai diànzǐ Сюе де zhīzhù. Dànshì, duì rènhé cáiliào de rè dǎo lǜ shíxiàn tóngyàng de kě tiáo kòngzhì yì zhí shì yīgè nányǐ zhuōmō de tànsuǒ. Xiànzài, má shěng lǐgōng xuéyuàn de yīgè yánjiū xiǎozǔ yǐjīng qǔdéle zhòngdà jìnzhǎn. Tāmen shèjìle yī zhǒng chángqí yǐlái yīzhí zài xúnzhǎo de zhuāngzhì, tāmen chēng zhī wèi “diànrè fá”, kěyǐ gēnjù xūyào gǎibiàn rè dǎo lǜ. Tāmen zhèngmíng, zhè zhǒng cáiliào de dǎorè nénglì zài shìwēn xià kěyǐ “tiáojié” 10 bèi. Чже Xiang Jishu yǒu kěnéng програми ПОМ zhìnéng chuānghù, zhìnéng Цян, zhìnéng fúzhuāng, shènzhì shì Shouji yúrè де XIN fāngfǎ де Ke конг gé RÈ XIN Jishu dǎkāi Damen. Zhèxiē fāxiàn fābiǎo zài jīntiān de “zìrán cáiliào” zázhì shàng, fābiǎo zài má shěng lǐgōng xuéyuàn jiàoshòu bǐ&№ {1}}; bó màn bóshì yǐjí má shěng lǐgōng xuéyuàn hé bùlǔkè hǎi wén guójiā shíyàn shì de qítā liù wèi jiàoshòu dì lùnwén zhōng. Rè dǎo lǜ miáoshùle rèliàng zài cáiliào zhōng de chuándì qíngkuàng. Liru, Чже Jiushi wèishéme nǐ kěyǐ hěn róngyì dì ná qǐ Yige mù bǐng-де-Ре jiān Гуо, yīnwèi Муто де dǎorè Xing hěn dì, DAN nǐ kěnéng Hui bèi Shaoshang, ná qǐ Yige Лейсі де jīnshǔ bǐng де jiān Гуо, tā jùyǒu hěn Gao de dǎorè xìng. Yánjiū rényuán shǐyòngle yī zhǒng jiàozuò sī gǔ yǎnghuà wù (ШОС) de cáiliào, zhè zhǒng cáiliào kěyǐ zhì chéng bómó. Tōngguò xiàng ШОС zhōng jiārù chēng wèi hé tiě shǎn xīn kuàng de jīngtǐ xíngshì de yǎngqì, rè dǎo lǜ zēngjiā. Jiā qīng shǐ diàndǎo lǜ jiàngdī. Tiānjiā huò qùchú yǎng hé qīng de guòchéng kěyǐ jiǎndān de tōngguò gǎibiàn shījiā zài cáiliào shàng de diànyā lái kòngzhì. Běnzhí shàng, zhège guòchéng shì diàn huàxué qūdòng de. Zǒng de lái shuō, zài shìwēn xià, yánjiū rényuán fāxiàn zhège guòchéng tígōngle cáiliào rèchuángdǎo de shí bèi biànhuà. Yánjiū rényuán shuō, zhè zhǒng diàn kě kòng biànhuà de shùliàngjí fànwéi yǐqián cóng wèi zài rènhé cáiliào zhòng chūxiànguò. Zài dà duōshù yǐ zhī de cáiliào zhōng, dǎorè xìshù shì bù biàn de —— mùtou dǎorè bù hǎo, jīnshǔ dǎorè bù chā. Yīncǐ, Dang Яньцзі rényu fāxiànzài cáiliào де fēnzǐ jiégòu Zhong Jiaru mǒu xié yuánzǐ Шіджі шан kěyǐ tígāo QI dǎorè Xishu shí, Чже shì Yige yì xiǎngbùdào де jiéguǒ. Rúguǒ yǒu вона мене bùtóng DeHua, Jiaru éwài де yuánzǐ - huòzhě Ген jùtǐ dì Шо, lízǐ, yuánzǐ bōlíle yīxiē diànzǐ, huòzhě yǒu duōyú де diànzǐ, Gei tāmen Yige Jing diànhè - Hui shǐ dǎodiàn Xing Бянь Cha (дулі Zhengming, Чже shì jiārù qīng ér bùshì yǎng shí de qíngkuàng). "Dāng wǒ kàn dào jiéguǒ shí, wǒ gǎndào hěn jīngyà", chén shuō. Dàn zài jìnyībù yánjiūle zhège xìtǒng zhīhòu, tā shuō, „xiàn zài wǒmen duì wèishéme huì fāshēng zhè zhǒng yì xiǎngbùdào de xiànxiàng yǎo gǐng hǒng hǒng lǒng hǒng lǒng gǒng lǒng gǒng hǒng lǒng lǒng gǒng lǒng gǒng lǒng hǒng hǒng lǒng gǒng hǒng gǒng hǒng lǒng ǒo gǒng hǒng lǒng hǒng lǒng hǒng lǒng hǒng lǒng lǒng gǒng hǒng) Jiéguǒ Фасяню, Jiang yǎng lízǐ Чара hé Tie Дао shǎn XIN Куанг SCO де jiégòu Zhong, kěyǐ Jiang QI zhuǎnhuà програми П даі Tài Куанг jiégòu, Чже zhǒng jiégòu bǐ yuánlái де jiégòu gèngjiā yǒu Сей. Cóng dī duìchèn jiégòu dào gāo duìchèn jiégòu. Tā hái jiǎnshǎole suǒwèi de yǎng kòngwèi quēxiàn wèi diǎn de shùliàng. Zhèxiē gòngtóng dǎozhìle tā gèng gāo de rèchuángdǎo, ”Йілдіз шуō. Rè hěn róngyì tōngguò zhè zhǒng gāodù yǒu xù de jiégòu chuándǎo, ér tā wǎngwǎng bèi gāodù bù guīzé de yuánzǐ jiégòu sǎnshè hé hào sàn. Xiāng bǐ zhī xià, yǐnrù qīng lízǐ huì dǎozhì gèng wú xù de jiégòu. “Wǒmen kěyǐ yǐnrù gèng duō de shùnxù, zēngjiā rè dǎo lǜ, huòzhě yǐnrù gèng duō de wú xù, dǎozhì gèng dī de rè dǎo lǜ. Chúle shíyàn zhī wài, wǒmen hái kěyǐ tōngguò jìsuàn jiàn mó lái jiějué zhège wèntí, ”Yildiz jiěshì dào. Tā bǔchōng shuō, suīrán zài shìwēn xià, rè dǎo lǜ kěyǐ gǎibiàn yuē 10 bèi, dàn zài jiào dī de wēndù xià, zhè zhǒng biànhuà shènzhì gèng. Xīn de fāngfǎ shǐdé zài liǎng gè fāngxiàng shàng tōngguò gǎibiàn shījiā zài bómó cáiliào shàng de diànyā jiù kěyǐ liánxù dì gǎibiàn zhè zhǒng yǒu xù dùù. Гаї cáiliào yàome jìnrù lízǐ yètǐ (běnzhí Shang shì YI zhǒng yètài Yan) Zhong, yàome yǔ gùtǐ diànjiězhì jiēchù, Dang diànyā JIE Tong Shi, gùtǐ diànjiězhì Xiang cáiliào tígōng FU yǎng lízǐ HUO Zheng QING lízǐ (zhízǐ). Zài yètài diànjiězhì de qíngkuàng xià, yǎng hé qīng de láiyuán shì zhōuwéi kōngqì zhòng de shuǐ de shuǐjiě. "Wǒmen zài zhèlǐ zhǎnshì de shì yīgè zhēnzhèng de gàiniàn yǎnshì", Yildiz jiěshì dào. Tā Шо, tāmen xūyào shǐyòng yètǐ diànjiězhì jièzhì Lai наврочити Quan fànwéi де Цінхуа hé yǎnghuà, Чже shǐdé Чже zhǒng xìtǒng «bù róngyì Shiyong YU Quan Gutai shèbèi», Zhe Jiang shì zuìzhōng де mùbiāo. HAI xūyào jìnyībù де Яньцзі Lai zhìzuò Yige Ген Shiyong де bǎnběn. «Wǒmen Zhidao yǒu Gutai diànjiězhì cáiliào» lǐlùn Shang kěyǐ tìdài yètǐ, tā Шо. Gāi xiǎozǔ zhèngzài jìxù tànsuǒ zhèxiē kěnéng xìng, bìng yǎnshìle gùtǐ diànjiězhì de gōngzuò zhuāngzhì. Chén shu “:" Yǒu hěnduō yìngyòng chéngxù xūyào tiáojié rèliú. " Liru, duìyú yǐ RÈ де сіншу chúcún néngliàng, bǐrú Цун tàiyángnéng RÈ Zhuangzhi Zhong chúcún néngliàng, yǒu Yige kěyǐ gāodù Цзюеюань де Rongqi Lai bǎochí rèliàng, Zhidao xūyào shí, DAN dàole qǔ Hui rèliàng де Shihou, tā kěyǐ bèi zhuǎnhuàn Ченг Gao dǎodiàn Xing . Tā shuō: "Shèngbēi kěyǐ yòng lái chúcún néngliàng". "Zhè shì mèngxiǎng, dàn wǒmen hái méiyǒu shíxiàn." DAN Чже YI Фа Сянь fēicháng Синя, kěnéng HAI yǒu qítā DUO zhǒng qiánzài yòngtú.Yildiz Шо, Чже zhǒng fāngfǎ «kěyǐ kāipì wǒmen yǐqián méiyǒu xiǎngdàoguò де XIN yìngyòng.» Suīrán Чже Xiang gōngzuò zuìchū Juxian YU SCO cáiliào, DAN tā Шо: «Чже YI gàiniàn Shiyong YU qítā cáiliào, yīnwèi wǒmen Zhidao wǒmen kěyǐ Зай Діан, Діан Huaxue Shang Дуй YI xìliè cáiliào наврочити yǎnghuà HUO Цінхуа.». Cǐwài, suīrán Чже Xiang Яньцзі де zhòngdiǎn shì gǎibiàn rèxué Xingzhi, DAN Tongyang де Гочен Шіджі шан yěyǒu qítā yǐngxiǎng, чен Шо: «Tā bùjǐn gǎibiàn RÈ dǎo lǜ, érqiě HAI gǎibiàn guāngxué Xingzhi.» Àodìlì wéiyěnà dàxué (Віденський університет, Австрія) huàxué jìshù yǔ fēnxī xué jiàoshòu yóu ěr gēn · fú lái gé (Juergen Fleig) biǎoshì: zhēnzhèng chuàngxīn hé xīnyǐng de fāngfǎ. " Wǒ HAI YinXiang Shenke де shì, Чже zhǒng Gongyi Зай Shiwen Ся gōngzuò dé fēicháng hǎo, yīnwèi Чже zhǒng yǎnghuà WU cáiliào Tongchang Зай Ген Gao де Веньду Ся gōngzuò. » Jiazhou dàxué luòshānjī fēnxiào jīxiè hé Hangkong Hangtian Gongcheng fùjiàoshòu húyǒngjié (Yinyi) YE méiyǒu cānyù Чже Xiang gōngzuò, tā Шо: «Дуй RÈ Чжуан shū де zhǔdòng kòngzhì Цун gēnběn shànglái Шо shì YI Xiang tiǎozhàn. Zhè shì yī xiàng fēicháng lìng rén xīngfèn de yánjiū, shì shíxiàn zhè yī mùbiāo dì zhòngyào yībù. Zhè shì dì yī fèn xiángxì yánjiūle sān tài xiāng jiégòu hé rè tèxìng de bàogào, kěnéng huì wèi rè guǎnlǐ hé néngyuán yìngyòng kāipì xīsu de chǎsu de chǎng. Gāi yánjiū tuánduì hái bāokuò má shěng lǐgōng xuéyuàn de zhānghàntāo, sòngqíchēn, wángjiéyuè hé gǔlín · wǎ' ā délǐ ān · hēng tè hé yī lā dé · kǎ nà lǐ · wǎ lú yuē. Zhè xiàng gōngzuò dédàole měiguó guójiā kēxué jījīn huì hé měiguó néngyuán bù de zhīchí. 展开2313/5000Дослідники виявили, що оксид кобальту стронцію (ШОС) природно існує в атомній структурі, званій буриммілітом (центр), але коли до нього додаються іони кисню (праворуч), він стає більш упорядкованим і більш теплопровідним, тоді як, коли іони водню додаються до він (зліва), стає більш невпорядкованим і більш теплопровідним.

Зображення: надано дослідниками

Електронні та магнітні властивості матеріалу істотно змінюються завдяки застосуванню електричного входу, утворюючи основу всієї сучасної електроніки. Однак досягнення однакового регульованого контролю теплопровідності будь-якого матеріалу було невловимим дослідженням.

Зараз науково-дослідна команда MIT досягла значних успіхів. Вони сконструювали пристрій, який шукали давно. Вони називають це&"електричним нагрівальним клапаном GG", який може змінювати теплопровідність за потребою. Вони довели, що теплопровідність цього матеріалу може бути&"відрегульованим GG" 10 разів при кімнатній температурі.

Ця технологія має потенціал відкрити двері для розумних вікон, розумних стін, розумного одягу і навіть нових технологій керованої ізоляції, які збирають нові методи відпрацьованого тепла.

Ці висновки були опубліковані в сьогоднішній день' s" Природні матеріали" журнал, виданий професорами MIT Білге Йілдіз та Чен Гангом, нещодавно закінчив докторів Лу Кіянг та доктора Семюела Хубермана, а також MIT та У працях шести професорів Національної лабораторії Брукхейвена.

Теплопровідність описує передачу тепла в матеріалі. Наприклад, саме тому ви можете легко підібрати гарячу сковороду з дерев’яною ручкою, оскільки теплопровідність деревини дуже низька, але ви можете згоріти, підберіть сковорідку з подібною металевою ручкою, на якій є дуже висока теплопровідність.

Дослідники використовували матеріал під назвою оксид кобальту стронцію (SCO), який можна перетворити на тонкі плівки. Додаючи кисень до ШОС у вигляді кристалів, званих лімонітом, теплопровідність збільшується. Гідрогенізація знижує провідність.

Процес додавання або видалення кисню і водню можна керувати просто шляхом зміни напруги, прикладеної до матеріалу. По суті, цей процес ведеться електрохімічно. Як правило, при кімнатній температурі дослідники виявили, що цей процес забезпечує десятикратну зміну теплопровідності матеріалу&№ 39; s. Дослідники стверджують, що масштаби цієї електрично керованої зміни ніколи не були помічені в жодному матеріалі.

У більшості відомих матеріалів теплопровідність є постійною - деревина не проводить тепло добре, метал - ні. Тому, коли дослідники виявили, що додавання певних атомів до молекулярної структури матеріалу може насправді підвищити його теплопровідність, це було несподіваним результатом. Якщо щось інакше, додавання зайвих атомів - а точніше іонів, атомів, що відбирають деякі електрони, або мають зайві електрони, даючи їм чистий заряд - погіршить провідність (виявиться, що це так, коли водень є додано замість кисню).

GG quot; Коли я побачив результат, я здивувався," - сказав Чен. Але після подальшого вивчення системи він сказав:" Зараз ми краще розуміємо, чому відбувається це несподіване явище."

Було встановлено, що введення іонів кисню в структуру лимонітового сфалериту SCO може перетворити його в перовскітну структуру, яка більше впорядкована, ніж вихідна структура. Від низької симетричної структури до високої симетричної структури. Це також зменшує кількість так званих місць дефекту кисневої вакансії. Разом вони призводять до його більш високої теплопровідності," - сказав Йілдіз.

Тепло легко проводиться через цю сильно впорядковану структуру, і вона часто розсіюється і розсіюється сильно неправильними атомними структурами. Навпаки, введення іонів водню призводить до більш невпорядкованої структури.

GG quot; Ми можемо ввести більше порядку, підвищити теплопровідність або ввести більше розладів, що призводить до зниження теплопровідності. Крім експериментів, ми також можемо вирішити цю проблему за допомогою обчислювального моделювання," Йілдіз пояснив Роуд.

Вона додала, що хоча при кімнатній температурі теплопровідність може змінюватися приблизно 10 разів, але при більш низьких температурах ця зміна стає ще більшою.

Новий метод дозволяє безперервно змінювати цей ступінь порядку шляхом зміни напруги, прикладеної до матеріалу плівки в обох напрямках. Матеріал або занурений в іонну рідину (по суті, рідку сіль), або контактуючи з твердим електролітом, який забезпечує негативні іони кисню або позитивні іони водню (протони) до матеріалу при включенні напруги. У випадку рідких електролітів джерелом кисню та водню є гідроліз води в навколишньому повітрі.

GG quot; Те, що ми тут показуємо, - це реальна демонстрація концепції," Йілдіз пояснив. Вона сказала, що їм потрібно використовувати рідке електролітне середовище для повного діапазону гідрування та окислення, що робить цю систему&"непростою для застосування до всього твердотільного обладнання GG", що буде кінцевою метою. Потрібні подальші дослідження, щоб зробити більш практичну версію." Ми знаємо, що існують тверді електролітні матеріали" яка теоретично може замінити рідини, сказала вона. Команда продовжує вивчати ці можливості та демонструвати робочий пристрій твердих електролітів.

Чен сказав:" Є багато застосунків, які потребують регулювання теплового потоку." Наприклад, для зберігання енергії у вигляді тепла, наприклад, для зберігання енергії від сонячного теплового приладу, є високоізольована ємність, яка зберігає тепло до тих пір, поки це не потрібно, але час її зайняти. При регенерації тепла воно може перетворюватися на високу провідність. Він сказав:" Святий Грааль можна використовувати для зберігання енергії."" Це мрія, але ми її ще не здійснили."

Але це відкриття дуже нове і може мати багато інших потенційних можливостей. Йілдіз сказав, що цей метод" може відкрити нові програми, про які ми не думали раніше." Хоча ця робота спочатку була обмежена матеріалами ШОС, вона сказала:" Ця концепція застосовується до інших матеріалів, оскільки ми знаємо, що можемо електрохімічно окислити або гідрогенізувати ряд матеріалів.". Крім того, хоча основна мета цього дослідження полягає у зміні теплових властивостей, той же процес насправді має інші наслідки, сказав Чен:" Це не тільки змінює теплопровідність, але й змінює оптичні властивості."

Юрген Флейг, професор хімічної технології та аналізу у Віденському університеті (Австрія), сказав:" Це метод, який використовує введення та вилучення іонів у твердих тілах для регулювання чи перемикання теплопровідності. Дійсно інноваційні та нові методи."." Виміряний ефект (спричинений двома фазовими переходами) не тільки великий, але і двонаправлений, що є захоплюючим. Мене також вразило, що цей процес дуже добре працює при кімнатній температурі через таке окислення Матеріали зазвичай працюють при більш високих температурах."

Ху Йонгджі, доцент кафедри механічної та аерокосмічної техніки в Каліфорнійському університеті, Лос-Анджелес, не брав участі в роботі. Він сказав: "GG"; Активне управління передачею тепла є принциповою проблемою. Це дуже захоплююче дослідження є важливим кроком до досягнення цієї мети. Це перший звіт, який детально вивчив структуру та теплові характеристики тридержавної фази, що може відкрити нові місця для управління тепловими ресурсами та використання енергії."

До складу дослідницької групи також входять Чжан Хантао, Сонг Кічен, Ван Джіею та Гулін Вардар з Массачусетського технологічного інституту, а також Адріан Хант та Ірад Каналі Валлуйо з Національної лабораторії Брукбрука в м. Ґуптон, Нью-Йорк. Цю роботу підтримали Національний науковий фонд та Міністерство енергетики США.