Naukowcy wymyślili, jak natychmiast zmienić przewodność cieplną materiału – jest to przydatne w przypadku energii słonecznej i nie tylko

Redaktor NetMaster
Redaktor NetMaster
3 min. czytania

Naukowcy wymyślili, jak natychmiast zmienić przewodność cieplną materiału – jest to przydatne w przypadku energii słonecznej i nie tylko

Naukowcy nauczyli się zmieniać przewodność cieplną materiału za pomocą sygnałów elektrycznych. Podobną właściwość podejrzewano w ferroelektrykach, ale jak dotąd nie ma żadnych naukowych prac, które by to potwierdzały. Grupa naukowców z Ohio State University była w stanie udowodnić, że przewodność cieplną można kontrolować w temperaturze pokojowej za pomocą pola elektrycznego. Tak naprawdę mówimy o stworzeniu półprzewodnikowych wyłączników termicznych, które znajdą wiele praktycznych zastosowań.

Aby stworzyć teorię przełączników termicznych, naukowcy wykorzystali przewidywaną od dawna kwazicząstkę ferronu. Ta quasi-cząstka przenosi zarówno ciepło (energię otrzymaną z otoczenia), jak i polaryzację w materiale. Ferrony poruszają się falami w materiale wśród oscylujących atomów sieci krystalicznej. A jeśli wcześniej uważano, że zewnętrzne pole elektryczne nie wpływa na oscylacje atomów w sieci, to nowe badanie i nowa teoria dowiodły, że złożony wpływ zewnętrznego pola elektrycznego na polaryzację i „kołysanie” ferronów , wraz z oddziaływaniem na oscylacje atomów w sieci, prowadzi do efektu przełączalnej wymiany ciepła.

„Odkryliśmy, że zmiana położenia tych atomów i zmiana charakteru wibracji powinna przenosić ciepło, a zatem pole zewnętrzne, które zmienia te wibracje, powinno wpływać na przewodnictwo cieplne” – mówią naukowcy. „Ludzie mają tendencję do myślenia, że ​​wibracje atomów są rzeczą oczywistą i nie reagują na pole elektryczne lub magnetyczne. A my mówimy, że może na nie wpływać pole elektryczne”.

W eksperymentach z takim ferroelektrykiem (w literaturze radzieckiej ferroelektrykiem), jak cyrkonian-tytanian ołowiu, teoria i pomiary pokrywały się – z polem elektrycznym i bez niego różnica przewodności cieplnej wynosiła 2%. Dla praktycznego zastosowania to nic, chociaż wynik jest wystarczającym potwierdzeniem teorii.

W przyszłości naukowcy zamierzają znaleźć taki materiał do przełączania przewodności cieplnej, który zmieniałby ją w zależności od sygnału elektrycznego o co najmniej 15%. Takie materiały znalazłyby zastosowanie w energetyce słonecznej i innych dziedzinach, na przykład do chłodzenia elektroniki w statkach kosmicznych, gdzie zawsze jest to bardzo trudne. W każdym razie badanie to jest finansowane przez armię amerykańską i nie spieszy im się do dzielenia się niuansami przyszłego wykorzystania tego badania.

Udostępnij ten artykuł
Dodaj komentarz