يمكن تعديل أداء العزل للمواد حسب الرغبة

معظم المواد لها موصلية حرارية ثابتة ، ولكن تطبيق الجهد على هذا الفيلم سيغير خصائصه الحرارية بشكل كبير.

Yánjiū rényuán فاسيان، سي gǔ yǎnghuà وو (SCO) zìrán cúnzài يو يي zhǒng جياوتسو brownmillite (تشونغ شين) دي yuánzǐ jiégòu تشونغ، دان دانغ yǎng lízǐ باي tiānjiā داو qízhōng (أنت) شي، تا بيان Dé قنغ yǒu شو، قنغ dǎorè، إيه dāng qīng lízǐ bèi tiānjiā dào qízhōng (zu) shí، tā biàn déng bng yǒu xù، gèng dǎorè. T :piàn: Yánjiū rényuán tígōng cáiliào de diànzǐ hé cíxìng néng tōngguò yìngyòng diàn shūrù ér xiǎnzhù gǎibiàn، xíngchéngle suǒyǒu xiàdàu de dz 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. Zhè xiàng jìshù yǒu kěnéng wéi zhìnéng chuāghghù، zhìnéng qiáng، zhìnéng fúzhuāng، shènzhì shì shōují yúrè de xīn fāngfǎ de kě kòng gé rè dīn jìn dìn Zhèxiē fāxiàn fābiǎo zà jīntiān de “zìrán cáiliào” zázhì shàng، fābiǎo zài má shěng lǐgōng xuéyuàn jiàoshòu bǐ&# 39 ؛ qr qí · yī dr dé Bó màn bóshì yǐjí má shěng lǐgōng xuéyuàn hé bùlǔkè hi wén wón guójiā shíyan shì de qítā liù wèi jiàoshòu d d lùnwén zhōng. Rè dǎo lǜ miáoshùle rèliàng zài cáiliào zhōng de chuándì qíngkuàng. Lìrú، zhè jiùshì wèishéme nǐ kěyǐ hěn róngyì d n n qǐ yīgè mù b deng de rè jiān guō، yīnwèi mùtou de dǎorè xìng hěn dī، dàn nǐ kěnéng hu bè shi nāǐ jà gá gà gà gà gà gà gà gà gá de dǎorè xìng. Yánjiū rényuán shǐyòngle yī zhǒng jiàozuò sī gǔ yǎnghuà wù (SCO) de cáiliào، zhè zhǒng cáiliào kěyǐ zhì chéng bómó. Tōngguò xiàng SCO 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 héng 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، dāng yánjiū rényuán fāxiànzài cáiliào de fēnzǐ jiégòu zhōng jiārù mǒu xiē yuánzǐ shíjì shang kěyǐ tígāo qi dǎorè xìshù shí zhè yì zhè yì Rúguǒ yǒu أنها لي bùtóng ده هوا، جيارو éwài دي yuánzǐ - huòzhě قنغ jùtǐ دي شو، lízǐ، yuánzǐ bōlíle yīxiē diànzǐ، huòzhě yǒu duōyú دي diànzǐ، مبادرة التعليم tāmen yīgè جينغ diànhè - هوى shǐ dǎodiàn شينغ بيان تشا (شيشي zhèngmíng، زهي 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 zhhe zhǒng yì xiǎngbùdào de xiànxijing yǒule go de giànxijing ho de giànxji ... Jiéguǒ fāxiàn، jiāng yǎng líz chārù dào hé tiě shǎn xīn kuàng SCO de jiégòu zhōng، kěyǐ jiāng qí zhuǎnhuà wéi gài tài kuàng jiégòu، zhè zhǒu yu Cóng dī duìchèn jiégòu dào gāo duìchèn jiégòu. Tā hii jiǎnshǎole suǒwèi de yǎng kòngwèi quēxiàn wèi diǎn de shùliàng. Zhèxiē gòngtóng dǎozhìle tā gèng gāo de rèchuángdǎo، "Yildiz shuō. Rè hěn róngyì tōngguò zhè zhǒng gāodù yǒu xù de jiégòu chuándǎo، ér tā wǎngwǎng bèi gāodù bù guīzé de yuanzǐ jiégòu sǎnshè héo sàn sàn. Xiāng bǐ zhī xià، yǐnrù qīng lízǐ huì dǎoìì 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 gè dèng. Xīn de fāngfǎ shǐdé zài liǎng gè fāngxiàng shàng tōngguò gǎibiàn shījiā zài bómó cáiliào shàng de diànyā jiù kěyǐ liánxù dì gǎibiàn zh zhǒng yǒu xù dù. Gái cáiliào yàome jìnrù lízǐ yètǐ (běnzhí shàng shì yī zhǒng yètài yán) zhōng، yàome yǔ gùtǐ diànjiězhì jiēchù، dāng diànyā jiē tōng shi g ctǐ di giz 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 shuō، tāmen xūyào shǐyòng yètǐ diànjiězhì jièzhì lai jìnxíng quán fànwéi de qīnghuà hé yǎnghuà، zhè shǐdé zhè zhǒng xìtǒng "bù róngyì shúy shìng sh ،ng shúng shúng shúng shúng Hái xūyào jìnyībù de yánjiū lái zhìzuò yīgè gèng shíyòng de bǎnběn. "Wǒmen zhīdào yǒu gùtài diànjiězhì cáiliào" lǐlùn shàng shět t tdà، t ydà Gāi xiǎozǔ zhèngzài jìxù tànsuǒ zhèxiē kěnéng xìng، bìng yǎnshìle gùtǐ diànjiězhì de gōngzuò zhuāngzhì. Chén shuō: "Yǒu hěnduō yìngyòng chéngxù xūyào tiáojié réliú." Lìrú، duìyú yǐ إعادة دي xíngshì chúcún néngliàng، bǐrú كونغ tàiyángnéng إعادة zhuāngzhì تشونغ chúcún néngliàng، yǒu yīgè kěyǐ gāodù juéyuán دي róngqì لاي bǎochí rèliàng، zhídào xūyào شي، دان dàole qǔ هوى rèliàng دي shíhòu، تا kěyǐ باي zhuǎnhuàn تشنغ قاو dǎodiàn شينغ . تا شوا: "Shèngbēi kěyǐ yòng lái chúcún néngliàng.". "Zhè shì mèngxiǎng، dàn wǒmen hái méiyǒu shíxiàn." Dàn zhè yī fà xiàn fēicháng xīn، kěnéng hii yǒu qítā duō zhǒng qiázzzii yòngtú. Suīrán زهي شيانغ gōngzuò zuìchū júxiàn يو SCO cáiliào، دان تا شو: "زهي يي gàiniàn shìyòng يو qítā cáiliào، yīnwèi wǒmen zhīdào wǒmen kěyǐ زي ديان، ديان huàxué شانغ يي دوي xìliè cáiliào الجلب النحس yǎnghuà هوه تشينغهوا". Cǐwài، suīrán zhè xiàng yánjiū de zhòngdiǎn shì gǎibiàn réxué xìngzhì، dàn tóngyàng de guòchéng shíjì shang yěyǒu qítā yǐngxiǎng، chen shuù: l d bùo gǎng Àodìlì wéiyěnà dàxué (جامعة فيينا ، النمسا) huàxué jìshù yǔ fēnxī xué jiàoshòu yóu ěr gēn · fú lái gé (Juergen Fleig) biǎoshì: “Zhè shì yī zhǒng lìyòng gì de dǎò zhēnzhèng chuàngxīn hé xīnyǐng de fāngfǎ. "." Cèliáng de xiàoyìng (yóu liǎng gè xiāng biàn yǐnqǐ) bùjǐn hěn dà، érqiě shì shungxiàng de l zhè shěng sh deng de l، zhè shě shungxiàng de l، zhè shě shungxiàng de l، zhè shě shungxàng de l، zhè shě shungxàng de l، zhè shu shungxàng de l. Wǒ hái yìnxiàng shēnkè de shì، zhè zhǒng gōngyì zài shìwēn xià gōngzuò dé fēicháng hǎo، yīnwèi zhè zhǒng yǎnghuà wù cáiliào tōngcháng zà gòi gòi gòi gòi gò Jiāzhōu dàxué luòshānjī fēnxiào jīxiè انه hángkōng هانجتيان قونغ fùjiàoshòu húyǒngjié (yīnyì) يي méiyǒu cānyù زهي شيانغ gōngzuò، تا شو: "دوي إعادة تشوانغ شو دي zhǔdòng kòngzhì كونغ gēnběn shànglái شو شي يي شيانغ 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 sán tài xiāng jiégòu hé rè tèxìng de bàogào، kěnéng huì wèi rè guǎnlǐ hé néngyuán yìngyòng kāipì xīn de chǎn de chǎn de chǎng de chǎn de chǎn de chǎn. Gāi yánjiū tuánduì hii bāokuò má shěng lǐgōng xuéyuàn de zhānghàntāo، sòngqíchēn، wángjiéyuè hé gǔlín · wǎ&# 39 ؛ dr dá&# {1}}؛ dr dá Gj # {1} d délǐ án · hēng tè hé yā lá dé · kǎ nà lǐ · wǎ lú yuē. Zhè xiàng gōngzuò dédàole měiguó guójiā kēxué jījīn hu méiguó néngyuán bù de zhīchí. 展开2313/5000وجد الباحثون أن أكسيد السترونتيوم الكوبالت (SCO) موجود بشكل طبيعي في بنية ذرية تسمى بني الميلليت (الوسط) ، ولكن عند إضافة أيونات الأكسجين إليه (يمين) ، يصبح أكثر ترتيبًا وأكثر توصيلًا حراريًا ، بينما عندما تتم إضافة أيونات الهيدروجين إلى (يسار) ، يصبح أكثر اضطرابًا وأكثر توصيلًا للحرارة.

الصورة: مقدمة من الباحثين

تتغير الخصائص الإلكترونية والمغناطيسية للمادة بشكل كبير من خلال تطبيق المدخلات الكهربائية ، وتشكل العمود الفقري لجميع الإلكترونيات الحديثة. ومع ذلك ، فإن تحقيق نفس التحكم القابل للتعديل في الموصلية الحرارية لأي مادة كان استكشافًا بعيد المنال.

الآن ، أحرز فريق بحثي في ​​معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تقدما كبيرا. لقد صمموا جهازًا كانوا يبحثون عنه لفترة طويلة. يسمونه" ؛ صمام التسخين الكهربائي" ؛ والذي يمكن أن يغير الموصلية الحرارية حسب الحاجة. لقد أثبتوا أن الموصلية الحرارية لهذه المادة يمكن أن تكون" ؛ معدل" ؛ 10 مرة في درجة حرارة الغرفة.

هذه التقنية لديها القدرة على فتح الباب للنوافذ الذكية والجدران الذكية والملابس الذكية وحتى التقنيات الجديدة للعزل القابل للتحكم الذي يجمع طرقًا جديدة من الحرارة المفقودة.

تم نشر هذه النتائج اليوم في&# 39؛ s"؛ Natural Materials"؛ المجلة ، التي نشرها أساتذة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بيلج يلدز وتشن غانغ ، تخرجوا مؤخرًا من الدكتور لو تشيانغ والدكتور صمويل هوبرمان ، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وفي أوراق ستة أساتذة آخرين في مختبر بروكهافن الوطني.

تصف الموصلية الحرارية انتقال الحرارة في المادة. على سبيل المثال ، هذا هو السبب في أنه يمكنك بسهولة التقاط مقلاة ساخنة بمقبض خشبي ، لأن الموصلية الحرارية للخشب منخفضة جدًا ، ولكن قد يتم حرقك ، والتقط مقلاة بمقبض معدني مماثل ، والذي يحتوي على الموصلية الحرارية العالية جدا.

استخدم الباحثون مادة تسمى أكسيد الكوبالت السترونتيوم (SCO) ، والتي يمكن تحويلها إلى أغشية رقيقة. بإضافة الأكسجين إلى منظمة شنغهاي للتعاون على شكل بلورات تسمى الليمونيت ، تزداد الموصلية الحرارية. الهدرجة تقلل من الموصلية.

يمكن التحكم في عملية إضافة أو إزالة الأكسجين والهيدروجين ببساطة عن طريق تغيير الجهد المطبق على المادة. في جوهرها ، هذه العملية مدفوعة كهربائيا. بشكل عام ، في درجة حرارة الغرفة ، وجد الباحثون أن هذه العملية توفر تغييرًا بعشرة أضعاف في الموصلية الحرارية للمادة&# 39؛ يقول الباحثون أن حجم هذا التغيير الذي يمكن التحكم فيه كهربائيًا لم يسبق له مثيل في أي مادة من قبل.

في معظم المواد المعروفة ، الموصلية الحرارية هي الخشب الثابت لا يوصل الحرارة بشكل جيد ، لا يفعل المعدن. لذلك ، عندما اكتشف الباحثون أن إضافة ذرات معينة إلى التركيب الجزيئي للمادة يمكن أن يزيد فعليًا من الموصلية الحرارية ، كانت هذه نتيجة غير متوقعة. إذا كان أي شيء مختلفًا ، فإن إضافة ذرات إضافية - أو بشكل أكثر تحديدًا ، أيونات ، ذرات تجرد بعض الإلكترونات ، أو وجود إلكترونات إضافية ، مما يعطيها شحنة صافية - سيجعل الموصلية أسوأ (اتضح أن هذا هو الحال عندما يكون الهيدروجين يضاف بدلا من الأكسجين).

GG quot؛ عندما رأيت النتيجة تفاجأت"؛ قال تشن. ولكن بعد مزيد من دراسة النظام ، قال ،" ؛ لدينا الآن فهم أفضل لسبب حدوث هذه الظاهرة غير المتوقعة."؛

وقد وجد أن إدخال أيونات الأكسجين في بنية ليمونيت سفاليرايت SCO يمكن أن يحولها إلى بنية بيروفسكايت ، وهو أمر أكثر ترتيبًا من الهيكل الأصلي. من هيكل متماثل منخفض إلى هيكل متماثل مرتفع. كما أنه يقلل من عدد ما يسمى بمواقع العيوب الشاغرة في الأكسجين. معا ، تؤدي هذه إلى الموصلية الحرارية العالية ،" ؛ قال يلدز.

يتم إجراء الحرارة بسهولة من خلال هذا الهيكل المنظم للغاية ، وغالبًا ما تكون مبعثرة وتبددها الهياكل الذرية غير المنتظمة للغاية. في المقابل ، يؤدي إدخال أيونات الهيدروجين إلى بنية أكثر اضطرابًا.

GG quot ؛ يمكننا إدخال المزيد من النظام أو زيادة الموصلية الحرارية أو إدخال المزيد من الاضطراب ، مما يؤدي إلى انخفاض الموصلية الحرارية. بالإضافة إلى التجارب ، يمكننا أيضًا حل هذه المشكلة من خلال النمذجة الحسابية ،" ؛ وأوضح يلديز الطريق.

وأضافت أنه على الرغم من درجة حرارة الغرفة ، يمكن أن تتغير الموصلية الحرارية حوالي 10 مرة ، ولكن في درجات الحرارة المنخفضة ، يكون هذا التغيير أكبر.

تجعل الطريقة الجديدة من الممكن تغيير هذه الدرجة من النظام باستمرار عن طريق تغيير الجهد المطبق على مادة الفيلم في كلا الاتجاهين. تكون المادة إما مغمورة في سائل أيوني (في الأساس ملح سائل) أو على اتصال بالكهرباء الصلبة ، التي توفر أيونات الأكسجين السالبة أو أيونات الهيدروجين الإيجابية (البروتونات) للمادة عند تشغيل الجهد. في حالة الشوارد السائلة ، فإن مصدر الأكسجين والهيدروجين هو التحلل المائي للمياه في الهواء المحيط.

GG quot ؛ ما نعرضه هنا هو عرض مفاهيمي حقيقي ،"؛ وأوضح يلديز. وقالت إنهم بحاجة إلى استخدام وسط إلكتروليت سائل لمجموعة كاملة من الهدرجة والأكسدة ، مما يجعل هذا النظام" ؛ ليس من السهل تطبيقه على جميع معدات الحالة الصلبة" ؛ والتي ستكون الهدف النهائي. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لجعل نسخة أكثر عملية." ؛ نعلم أن هناك مواد إلكتروليت صلبة" ؛ التي يمكن أن تحل نظريا السوائل ، قالت. يواصل الفريق استكشاف هذه الاحتمالات وإظهار جهاز عمل الشوارد الصلبة.

قال تشن:" ؛ هناك العديد من التطبيقات التي تحتاج إلى تنظيم تدفق الحرارة."؛ على سبيل المثال ، لتخزين الطاقة في شكل حرارة ، مثل تخزين الطاقة من جهاز حراري شمسي ، هناك حاوية معزولة للغاية للحفاظ على الحرارة حتى تكون هناك حاجة إليها ، ولكن حان الوقت لأخذها. عند تجديد الحرارة ، يمكن تحويلها إلى موصلية عالية. قال:" ؛ الكأس المقدسة يمكن استخدامها لتخزين الطاقة."؛" ؛ هذا حلم ، لكننا لم ندرك ذلك بعد."؛

لكن هذا الاكتشاف جديد جدًا وقد يكون له العديد من الاستخدامات المحتملة الأخرى. قال Yildiz أن هذه الطريقة" ؛ يمكن أن تفتح تطبيقات جديدة لم نفكر بها من قبل."؛ على الرغم من أن هذا العمل كان يقتصر في البداية على مواد منظمة شنغهاي للتعاون ، قالت:" ؛ ينطبق هذا المفهوم على مواد أخرى لأننا نعلم أنه يمكننا أكسدة سلسلة من المواد كيميائيًا أو هيدروجينها." ؛. بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن تركيز هذا البحث هو تغيير الخصائص الحرارية ، إلا أن نفس العملية لها تأثيرات أخرى في الواقع ، قال تشين:" ؛ لا يغير الموصلية الحرارية فحسب ، بل يغير أيضًا الخصائص البصرية."؛

قال يورجن فليج ، أستاذ التكنولوجيا والتحليل الكيميائي في جامعة فيينا (النمسا):" ؛ هذه طريقة تستخدم إدخال الأيونات واستخراجها في المواد الصلبة لضبط أو تبديل الموصلية الحرارية. طرق مبتكرة وجديدة حقا." ؛." ؛ التأثير المقاس (الناجم عن مرحلتين من التحولات) ليس كبيرًا فحسب ، بل ثنائي الاتجاه ، وهو أمر مثير. لقد تأثرت أيضًا بأن هذه العملية تعمل بشكل جيد جدًا في درجة حرارة الغرفة بسبب مواد الأكسدة هذه عادة ما تعمل في درجات حرارة أعلى."؛

لم يشارك هو يونغ جيه ، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية وهندسة الفضاء في جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، في العمل. قال:" ؛ إن التحكم النشط في نقل الحرارة يعد تحديًا جوهريًا. هذه دراسة مثيرة للغاية هي خطوة مهمة نحو تحقيق هذا الهدف. هذا هو التقرير الأول الذي يدرس التركيب والخصائص الحرارية للمرحلة الثلاثية بالتفصيل ، مما قد يفتح أماكن جديدة للإدارة الحرارية وتطبيقات الطاقة."؛

يشمل فريق البحث أيضًا Zhang Hantao و Song Qichen و Wang Jieyue و Gulin Vardar من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، بالإضافة إلى Adrian Hunt و Irad Kanali Valluyo من مختبر Brookbrook الوطني في أبتون ، نيويورك. تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة العلوم الوطنية ووزارة الطاقة الأمريكية.