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      可逆的電氣和熱性能的控制可以在存儲系統找到用途

      來源:上海自動化儀表有限公司作者:發表時間:2018-01-30 15:07:18

           我們上海自儀儀表有限公司的一組研究人員發現了一種方法,可以通過改變外部環境(如周圍溫度)來控制材料的導熱性和導電性。他們發現的技術可以將電導率改變100倍以上,導熱系數超過3倍。

          上海自儀儀表有限公司的負責人許大慶說,“這是一種改變和控制材料性能的新方法——在這種情況下,一種被稱為經過過濾的復合材料——通過控制它們的溫度。”許大慶是我們上海自動化儀表有限公司的總經理,他描述了4月19日在網上發表的這一過程,并將發表在即將出版的《自然通訊》雜志上。
          總經理和公司的其他員工開發的系統可以應用于許多不同的材料,無論是熱的還是電子的。許說,這一發現很新奇,研究人員希望他們中的一些人能立即回復,“我有這個用途!”
          許經理解釋說,這種新系統的一個潛在用途是為了保護電子電路。在該應用中,材料將在正常的室溫條件下無電阻地導電。但是如果電路開始升溫,熱量會增加材料的阻力,直到達到某個閾值溫度時,它就會阻止流,就像熔斷的保險絲一樣。但是,隨著電路冷卻電阻的降低,電路自動恢復其功能,而不是需要重新設置。
          另一種可能的應用是儲存熱量,比如從太陽能集熱器系統中儲存熱量,然后用它來加熱水或家庭或發電。該系統在固態時的熱導率大大提高,有助于傳遞熱量。
          本質上,研究人員所做的是將一種物質的微小薄片懸浮在液體中,就像水一樣,在凝固過程中形成晶體。在他們最初的實驗中,他們使用了懸浮在液態十六烷中的石墨薄片,但他們展示了其過程的通用性,證明了其他材料組合中的電導率的控制。本研究中使用的液體具有接近室溫的熔點——有利于接近周圍環境的操作——但該原理也適用于高溫使用。
          這一過程是有效的,因為當液體結冰時,其形成的晶體結構的壓力會將漂浮的微粒推向更緊密的接觸,從而增加它們的電導率和熱導率。當它融化時,壓力就會減輕,電導率下降。在他們的實驗中,研究人員使用了一種懸浮液,它只含有0.2%的石墨薄片。這種懸浮狀態非常穩定:粒子在液體中被無限期地懸浮著,就像在混合后的三個月里檢驗混合物的容器所顯示的那樣。
          許經理說,通過選擇不同的液體和懸浮在液體中的不同材料,可以隨意調整變化發生的臨界溫度。
          “利用相變來控制納米復合材料的導電性是一個非常聰明的想法,”德州大學奧斯汀分校的機械工程教授李石說。他補充說,就他所知,“這是這種新方法的第一個報告”,以產生這樣一個可逆系統。
          “我認為這是一個非常重要的結果,”俄亥俄州立大學物理和航天工程教授Joseph Heremans說。“熱交換器是存在的”,但涉及到由不同材料組成的不同部分,而“這里我們有一個沒有宏觀運動部件的系統,”他說。“這是出色的工作。”
       
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