RumahBeritaMedan Elektrik Menala Pengangkutan Haba Dalam Pepejal

Medan Elektrik Menala Pengangkutan Haba Dalam Pepejal



Dengan mempengaruhi cara fonon bergerak melalui kekisi kristal, medan elektrik boleh mula membentuk kedua-dua kelajuan dan arah pengangkutan haba.

Penyelidik di Makmal Kebangsaan Oak Ridge, bekerja dengan saintis dari The Ohio State University dan Amphenol Corporation, telah menunjukkan kaedah untuk mengawal aliran haba dalam bahan pepejal menggunakan medan elektrik.Penemuan menunjukkan bahawa seramik pintar tertentu boleh mengubah cara getaran pembawa haba bergerak melalui kristal, membolehkan pengangkutan terma boleh dilaras secara elektrik.

Keupayaan untuk mengawal aliran haba di dalam bahan boleh mempunyai implikasi praktikal untuk teknologi yang pengurusan haba adalah kritikal.Pengaliran haba yang dikawal secara elektrik mungkin menyokong penyejukan yang lebih baik dalam sistem elektronik, penukaran tenaga keadaan pepejal yang lebih cekap dan peraturan terma yang lebih baik dalam peranti skala cip.Kawalan arah pengangkutan haba juga boleh memberi manfaat kepada aplikasi di mana haba berlebihan mengehadkan prestasi sistem.

Pendekatan ini berfungsi dengan mengubah suai cara getaran atom bergerak melalui kekisi kristal.Apabila medan elektrik digunakan, cas dalaman dalam seramik sejajar sepanjang arah medan.Penjajaran ini mengurangkan penyerakan fonon, getaran mikroskopik yang bertanggungjawab untuk membawa haba melalui pepejal.Dengan lebih sedikit gangguan dalam laluan mereka, getaran boleh bergerak lebih jauh sebelum melesapkan tenaga, menghasilkan hayat fonon yang lebih lama dan pengangkutan haba yang lebih pantas.

Kesannya diperhatikan dalam kelas bahan yang dikenali sebagai seramik ferroelektrik berasaskan relaxor.Apabila tertakluk kepada medan elektrik, dipol dalaman mereka sejajar dalam proses yang dikenali sebagai poling.Pengukuran menunjukkan bahawa fonon yang bergerak di sepanjang arah medan kekal lebih lama daripada yang bergerak berserenjang dengannya, meningkatkan kekonduksian terma sepanjang arah medan kepada hampir tiga kali ganda yang diperhatikan merentasi kristal.Tingkah laku telah diperiksa melalui eksperimen yang dijalankan di Sumber Neutron Spalasi menggunakan penyerakan neutron tak anjal untuk memerhati kedua-dua struktur atom dan gerakan dinamik dalam bahan.

Puspa Upreti, sekutu penyelidikan pasca doktoral di Makmal Kebangsaan Oak Ridge, mengatakan bahawa kerja itu menunjukkan kemungkinan baharu untuk menguruskan tenaga haba dalam bahan termaju."Dapat mengawal kedua-dua kelajuan dan cara haba mengalir boleh membawa kepada peranti yang menguruskan tenaga haba dengan lebih cekap."