Säädettävää ja äänennopeaa lämmönjohdetta

20.03.2019

Illinois-polymeerin-lammonhallinta-valolla-300-t.jpgYmpäristöolosuhteissa tai näkyvässä valossa (vasen puoli) polymeeri on kiteinen ja sillä on suuri lämmönjohtavuus. Ultraviolettivalolle (UV) altistuessa se muuttuu heikosti lämpöä johtavaksi nesteeksi. Pikkukuvat näyttävät kaavamaisesti kiteisen ja nestemäisen polymeerin kussakin tilassa.

Polymeerejä käytetään yleensä lämpöeristeinä ja joissakin tapauksissa jopa lämpöjohteina.

Illinoisin Urbana-Champaignin yliopiston tutkijat ovat nyt saaneet aikaan uudenlaista polymeeriä, joka osoittaa muuttuvaa lämmönjohtavuutta valon ohjaamana.

"Polymeerejä käytetään laajalti teknisissä järjestelmissä, mutta näitä materiaaleja on lähes aina pidetty lämmön suhteen staattisina. Polymeerit jotka voidaan optisesti virittää vaihtamaan nopeasti lämpöä johtavan ja eristävän tilan välillä, avaavat täysin uusia mahdollisuuksia lämmönhallinnalle", selvittää professori Paul Braun.

Tutkijoiden mukaan kyseessä on ensimmäinen havainto valon laukaisevasta edestakaisesta kide/neste faasimuutoksesta polymeerimateriaalilla. Siirtymä voi tapahtua kumpaankin suuntaan kymmenissä sekunneissa huonelämpötilassa. Terminen johtavuus on parhaimmillaan 0,35 W/mK ja heikoimmillaan 0,10 W W/mK.

Illinoisin tutkimusryhmän kehittämä terminen muunnos on peräisin fotoherkästä molekyylistä, atsobentseenistä, jota voidaan optisesti virittää ultravioletilla ja näkyvällä valolla.

”Kyky muuttaa nopeasti polymeerin lämpöominaisuudet valolle altistamalla avaa jännittäviä uusia reittejä lämmönsiirron ja energian muuntamisen hallitsemiseksi molekyylitasolla”, toteavat tutkijat yliopistonsa tiedotteessa.

Illinois-MIT-second-sound-300-t.jpgMIT:n tutkijat ovat puolestaan havainneet grafiitissa epätodennäköisen lämmönsiirtotavan. He löysivät todisteita siitä, että lämpö liikkuu grafiitin läpi samalla tavalla kuin ääni liikkuu ilmassa.

120 kelvinin tai -153 Celsius-asteen lämpötiloissa tutkijat näkivät selkeät merkit siitä, että lämpö voi kulkea grafiitin läpi aaltomaisella liikkeellä. Pisteet, jotka olivat alun perin lämpimiä, jäävät heti kylmiksi, kun lämpö liikkuu materiaalin läpi lähes äänen nopeudella.

Käyttäytyminen muistuttaa aaltoilevaa tapaa, jolla ääni kulkee ilman läpi, joten tutkijat ovat kopioineet tämän eksoottisen lämmönsiirtotavan "toiseksi ääneksi".

Tutkijoiden ennusteiden mukaan myös grafeeni voi osoittaa toisen äänen ominaisuuksia jopa korkeammissa lämpötiloissa, jotka lähestyvät tai ylittävät huoneen lämpötilan. Jos näin on grafeeni voi olla käytännöllinen vaihtoehto yhä tiheämpien mikroelektroniikkalaitteiden jäähdyttämiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Käännetään ledi jäähdyttäjäksi

Lämmönhallintaa puolijohteella

23.04.2019Uusia rakenteita Litium-ioni akuille
18.04.2019Spinaaltoja nanoelektroniikkaan
17.04.2019Huonelämpötilassa toimivia keinotekoisia atomeja
16.04.2019Uusi ihmemateriaali: yksittäisiä 2D-fosforeeninauhoja
15.04.2019Eksoottisia kvanttivaikutuksia
12.04.2019Fononeja suunnaten ja laseroiden
11.04.2019Kuparipohjainen vaihtoehto kullalle
09.04.2019Vanhassa vara parempi
08.04.2019Mainoksen esittelyteksti
08.04.2019Tehokkaita ledejä nanolangasta

Siirry arkistoon »