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  • 研究人员发现,锶钴氧化物(SCO)天然存在于称为钙铁石(中心)的原子结构,但当氧离子被添加到它(右),它变得更加有序,更多的热传导性,并且当氢离子添加(左),那么变为以下有序和更少的热量传导。

    研究人员发现,锶钴氧化物(SCO)天然存在于称为钙铁石(中心)的原子结构,但当氧离子被添加到它(右),它变得更加有序,更多的热传导性,并且当氢离子添加(左),那么变为以下有序和更少的热量传导。

    图像:研究人员礼貌

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该材料的绝缘特性可以在将被调谐

研究人员发现,锶钴氧化物(SCO)天然存在于称为钙铁石(中心)的原子结构,但当氧离子被添加到它(右),它变得更加有序,更多的热传导性,并且当氢离子添加(左),那么变为以下有序和更少的热量传导。

大多数材料具有大幅传导热量,但是将电压施加到该薄膜的热特性及其变化的固定能力。


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卡尔·莉迪·让·巴蒂斯特
电子邮件: kjeanbap@mit.edu
电话:(617)253-1682
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电子和磁性材料,其性质可以通过施加显着的电输入被改变形成所有现代电子学的支柱。实现但同一种在任何材料的导热系数可调控制的过气是一个难以实现的追求。

现在,在bt365手机app有一个研究小组取得了重大飞跃。他们设计了一个长期追求的设备,他们称之为“电阀热”,也可以改变对需求的导热性。他们证明设备的能力,行为的热量可以被“调谐”,由10在室温下的一个因素。

可能ESTA技术打开了在智能窗,智能幕墙,智能服装,甚至是新的收获余热能量的方式的新技术控制绝缘门。 

结果今天发表在杂志 自然材料,在由bt365手机app的教授和陈刚舱底耶尔德兹纸,应届毕业生祁阳鲁博士博士'18和'18塞缪尔休伯曼和其他六人在bt365手机app,并在布鲁克海文国家实验室。

你描述的导电导热如何能很好地通过材料传递热量。例如对,这是你可以轻松地拿起一个木柄热煎锅,由于木材的导热系数低的原因,但你可能会烧毁拿起与金属手柄,它具有高导热性相同煎锅。

研究人员使用到物料称为锶钴氧化物(SCO),它可以在薄膜的形式制成。通过在所谓的钙铁石的结晶形式,增加的热导率将氧气加入SCO。添加氢气到它引起导电性下降。

添加或移除氧和氢的过程中可以简单地通过改变施加到所述材料上的电压来控制。在本质上,该方法电化学驱动。总体而言,在室温下,研究人员发现这个过程提供在设备中的热传导的变化十倍。这样的命令的数量级范围内电可控变化是从来没有过的前,研究人员说的任何材料。

在大多数已知的材料,导热系数是不变的 - 从来木导热良好,并且金属从来没有不良传导热量。这样,研究人员发现,当添加某些原子到材料的分子结构可以增加卫生组织其热导率,这是一个意想不到的结果。如果有的话,增加额外的原子 - 或者更具体地说,离子,原子剥离一些电子的,或带多余电子,给他们的净电荷 - 应使电导率恶化(其中,事实证明,当时的情况下当添加氢,但没有氧气)。

“这是一个惊喜,我当我看到的结果,”陈先生说。但经过系统的进一步研究,我说,“现在我们有了更好的理解”为什么这个意外的现象发生。

它原来插入氧离子进入钙铁石SCO变换它的结构变成了所谓的钙钛矿结构 - 即一个比原来的更加高度有序的结构。 “它从一个低对称结构向高对称的。此外,它减少你的所谓的氧空位缺陷部位的数量。这些共同导致更高的STI热传导,“耶尔德兹说。

容易传导热是通过这种高度有序的结构,而它趋向于被散射并通过高度不规则的原子结构消散。导入氢离子,相比之下,导致更无序的结构。

“我们可以引进更多的订单,从而增加热传导性,或者我们可以引进更多的障碍,这引起了较低的电导率。我们可以通过进行计算机建模,除了我们的实验中想出解决办法,“耶尔德兹说。

而热传导率可以通过在室温下10 acerca,在较低温度下的变化更大的因子而改变,她补充道。

材料的新方法,能够使连续地改变那种程度的顺序,在两个方向上,简单地通过改变施加到所述薄膜上的电压。任一设备浸没在离子液体(液体基本上盐),或与固体电解质的接触,即负氧离子用品任一或正氢离子(质子)到材料中,当电压被接通。在的情况下的液体电解质,氧和氢的来源是来自环境空气的水水解。

“我们在这里展示的是真正的概念的演示,”耶尔德兹说。他们需要使用的全系列加氢和氧化的电解质液体介质的事实使这个版本的系统“不适用轻松到全固态器件,”这将是目标最终的,她说。进一步的研究将需要产生一个更实用的版本。 “我们知道有固态电解质材料”那理论上可以代替液体,她说。球队正在不断探索这些可能性,目前已证实有固体电解质工作的器件。

陈表示,“哪里有你想调节热流许多应用。”例如用于,用于能量存储在热,例如从太阳热安装的形式,这将是有一个容器,可能是高度绝缘的,直到它需要保留热是有用的,但其然后可以被切换为当谈到时间来获取热量高导电性。 “圣杯会是这样,我们可以使用储能,”我说。 “这是梦,但我们还没有。”

但这一发现是全新的是,也有是各种各样的其他的潜在用途。 ESTA方法,耶尔德兹说,“可以开拓我们没想到的前新的应用。”和而工作只限于材料INITIALLY上海合作组织“的概念也适用于其他材料,我们知道我们不能因为含氧化合物或电氢化一系列材料,电化学”她说。此外,专注于研究,虽然ESTA改变热性能,同样的过程卫生组织有其他的影响,以及,真说:“它不仅改变了热传导性,但它也光学特性的变化。”

“这是利用离子的插入和提取的固体调整或切换热导率的真正创新和新颖的方式,”克林斯曼Fleig,在奥地利维也纳大学的化学技术和分析的教授,他并没有参与这一说工作。 “测量出的效果(由两个相变引起的)不仅是相当大的,而且双向的,这是令人兴奋的。还我印象深刻流程,在室温下工作的那么好,因为这种氧化物材料在高得多的一般温度下操作“。

永杰胡,机械和航空航天工程在加州大学洛杉矶分校的副教授,不是那个也是在这个工作涉及,说:“在热传递主动控制的根本挑战。这是一个非常令人兴奋的研究,是一个重要的步骤,以实现上述目标。它是在具有在结构和三态相的热性能上看详细的第一份报告,并可能开辟新的场地,热管理和能源的应用。“

另外,研究团队包括Hantao张,宋琛,jayue王和古蔺瓦德在bt365手机app和阿德里安·亨特,在布鲁克海文国家实验室在厄普顿,纽约iradwikanari waluyo。这项工作是由美国国家科学基金会和美国支持能源部。


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