วัสดุอนินทรีย์ชนิดใหม่ที่มีค่าการนำความร้อนต่ำที่สุดเท่าที่เคยมีรายงานมาอาจเป็นประโยชน์ต่อเทคโนโลยีที่เปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งเป็นพลังงาน วัสดุที่นำความร้อนได้เกือบแย่พอๆ กับอากาศ ได้รับการออกแบบและสังเคราะห์ในลักษณะที่ผสมผสานการจัดเรียงตัวของอะตอมที่แตกต่างกันสองแบบ ซึ่งแต่ละแบบจะชะลอความเร็วที่ความร้อนจะเคลื่อนผ่าน จากพลังงานทั้งหมดที่เกิดขึ้นทั่วโลก
ในปัจจุบัน
70% ที่น่าตกใจถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนเหลือทิ้ง นอกจากไม่ดีต่อสุขภาพแล้ว ความร้อนทิ้งยังทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ร้อนเกินไป ทำให้ประสิทธิภาพและอายุการใช้งานลดลง อย่างไรก็ตาม ความร้อนบางส่วนสามารถควบคุมได้โดยใช้วัสดุที่มีค่าการนำความร้อนต่ำκเพื่อแปลงเป็นไฟฟ้า
ลดการขนส่งความร้อนผ่านโฟนัน การนำความร้อนของของแข็งเกิดจากพฤติกรรมของโฟนัน ซึ่งเป็นการสั่นสะเทือนของโครงผลึก มีสองวิธีหลักในการลดการขนส่งความร้อนผ่านโฟนันส์: ลดความยาวที่โฟนันจะกระจาย หรือลดความเร็วที่พวกมันเดินทางเป็นกลุ่ม ความยาวของการกระเจิงของโฟนันขึ้นอยู่
กับการกระเจิงระหว่างโฟนันเองและการกระเจิงของโฟนันโดยข้อบกพร่องหรือขอบเขตภายในวัสดุ ในทางกลับกัน ความเร็วของกลุ่มโฟนอนนั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างและองค์ประกอบของวัสดุ ก่อนหน้านี้ นักวิจัยได้พยายามลดความยาวการกระเจิงของโฟนอนโดยความบกพร่องทางวิศวกรรมของวัสดุ
และการผลิตวัสดุที่มีโครงสร้างนาโนที่ออกแบบมาเป็นพิเศษให้มีκ ต่ำ เทคนิคอื่นๆ ได้แก่ การเปลี่ยนเลเยอร์ระหว่างคริสตัลเพื่อเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์ของโฟนอนที่ส่วนต่อประสานระหว่างเลเยอร์ การผสมผสานที่เสริมฤทธิ์กันในงานล่าสุดและเพื่อนร่วมงานสหราชอาณาจักรได้ผลิตวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วย
ชั้นที่คัดเลือกเป้าหมายเป็นโฟนอนที่เคลื่อนที่ไปตามและข้ามมวลของวัสดุ โดยการเชื่อมต่อชั้นของพวกเขาประสบความสำเร็จในการยับยั้ง (ตามลำดับ) การมีส่วนร่วมของโฟนอนตามยาวและโฟนอนตามขวางต่อค่าการนำความร้อนทั้งหมดของวัสดุ คอมโพสิตที่ได้มีค่าการนำความร้อน
เพียง 0.1 วัตต์ต่อเมตรเคลวิน
(W/m K) ที่อุณหภูมิห้องตามทิศทางการเรียง ซึ่งอยู่ในกลุ่มวัสดุอนินทรีย์มวลรวมที่ต่ำที่สุด และมากกว่าค่าการนำความร้อนของอากาศเพียงสี่เท่า “จุดเริ่มต้นของการวิจัยใหม่คือการทำความเข้าใจว่าโครงสร้างของวัสดุจะช่วยให้เราควบคุมการส่งผ่านความร้อนได้อย่างไร”
อธิบาย ในระหว่างการสืบสวนเป็นเวลานานห้าปีในสิ่งที่เรียกว่าวัสดุที่มีประจุลบหลายชนิด ก่อนอื่นพวกเขาจำเป็นต้องพัฒนาเคมีใหม่ซึ่งจะช่วยให้พวกเขาสามารถสังเคราะห์วัสดุได้โดยการรวมการจัดเรียงอะตอมที่แตกต่างกันและผิดปกติสองแบบเข้าด้วยกัน พวกเขายังจำเป็นต้องระบุกลไกที่รับผิดชอบ
ในการลดการขนส่งความร้อนในแต่ละการจัดเรียงโดยการวัดและการสร้างแบบจำลองการนำความร้อนของโครงสร้างต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง”เป็นการยากที่จะรวมกลไกต่างๆ ไว้ในวัสดุชิ้นเดียว เพราะคุณต้องควบคุมวิธีการจัดเรียงอะตอมภายในมันอย่างแม่นยำ” พวกเขาอธิบาย “ตามสัญชาตญาณแล้ว
คุณคาดว่าจะได้รับค่าเฉลี่ยของคุณสมบัติทางกายภาพของส่วนประกอบทั้งสอง ด้วยการเลือกส่วนต่อประสานทางเคมีที่เหมาะสมระหว่างการจัดเรียงอะตอมที่แตกต่างกันเหล่านี้ เราจึงทดลองสังเคราะห์วัสดุที่รวมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน” ปรับปรุงวัสดุค่า κ ต่ำที่สำคัญ วัสดุชนิดใหม่นี้มีค่าการนำความร้อน
ที่อุณหภูมิห้องต่ำกว่าวัสดุชนิดใดชนิดหนึ่งที่มีการจัดเรียงดังกล่าวเพียงชนิดเดียว ผลลัพธ์ที่คาดไม่ถึงนี้แสดงให้เห็นว่าตำแหน่งของอะตอมต่างๆ ในโครงสร้างมีความสำคัญ และช่วยอธิบายได้ว่าทำไมคุณสมบัติของทั้งหมดจึงดีกว่าส่วนประกอบต่างๆ และเพื่อนร่วมงานต่างหวังที่จะปรับคุณสมบัติ
ทางอิเล็กทรอนิกส์
ของวัสดุให้เหมาะสมที่สุดเพื่อสร้างเทอร์โมอิเล็กทริก พวกเขายังวางแผนที่จะถ่ายโอนหลักการออกแบบใหม่ไปยังวัสดุอนินทรีย์ประเภทอื่น ๆ ที่อาจใช้ในการเคลือบป้องกันความร้อนสำหรับกังหันก๊าซ สารเคลือบเหล่านี้ต้องมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าแก้วซิลิกา ซึ่งมีκเท่ากับ 0.9 W/m K
นักวิจัยกล่าวว่ากลยุทธ์ของพวกเขาในการรวมการจัดเรียงอะตอมที่แตกต่างกันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการลดการไหลของความร้อนยังไม่ถึงจุดสิ้นสุด “วัสดุเหล่านี้สามารถปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นไปอีกโดย การปรับการจัดเรียงโครงสร้างแต่ละส่วนอย่างเหมาะสมที่สุดก่อนที่จะรวมเข้าด้วยกัน”
(โดยทำให้ปลายหลวมๆ ดึงดูดซึ่งกันและกัน) ดังนั้นเราจึงสามารถจำลองพวกมันเป็นแท่งยางยืดที่มีห่วงซึ่งผันผวนได้ ซึ่งความแข็งดัดซึ่งตรงกับของ DNA อย่างไรก็ตาม ยังสามารถระบุสเปกตรัมของปมในการทดลองได้ด้วยเคล็ดลับที่ค่อนข้างฉลาด โมเลกุลของ DNA มีประจุลบ ดังนั้นเราสามารถ
ใช้สนามไฟฟ้าอ่อนเพื่อขับผ่านสารเจือจางซึ่งเป็นวัสดุคล้ายเยลลี่ที่เต็มไปด้วยรูขนาดเล็ก (คล้ายกับฟองน้ำอาบน้ำที่นุ่ม) อย่างที่ใคร ๆ ก็คาดไว้ โมเลกุล DNA ขนาดเล็กจะผ่านรูเหล่านี้ได้เร็วกว่าโมเลกุลขนาดใหญ่และยุ่งยาก เนื่องจากโมเลกุลที่ใหญ่กว่าจะพันกันยุ่งเหยิงกับโพลิเมอร์ที่ประกอบกัน
เป็นอะกาโรสเจล ในแบบจำลองอย่างง่าย เราสามารถปฏิบัติต่อความเร็วของโมเลกุล DNA ในเจลว่าแปรผกผันกับขนาดของทรงกลมที่ใกล้เคียงกับรูปร่างเฉลี่ยของโมเลกุลได้ดีที่สุด หาก DNA ที่พิจารณามีการผูกปมสูง มันจะถูกขยำและมีขนาดเล็กลง ดังนั้นมันจะเคลื่อนที่ผ่านเจลได้เร็วกว่าหากไม่ได้ผูกปมไว้
น่าทึ่งมาก เป็นไปได้ที่จะแยกนอตด้วยจำนวนการข้ามประมาณ 10 ครั้งโดยดูว่าพวกมันเคลื่อนที่เร็วแค่ไหนในอะกาโรสเจล โมเลกุลกลุ่มแรกที่ผ่านอะกาโรสจะมีการข้าม 10 ครั้ง เก้าครั้งถัดไปและต่อไปเรื่อยๆเทคนิคการวัดนี้ทำให้นักวิจัยสามารถยืนยันได้ในปี 1990 ว่าในการแก้ปัญหานั้น โมเลกุลของ DNA ที่มีความยาวไม่กี่ไมครอนที่วนเป็นวงๆ นั้นก่อให้เกิดปมที่บิดเป็นเกลียว และปมที่ “เรียบง่ายกว่า”
แนะนำ 666slotclub / hob66
