Antenni lämpösäteilylle

Tutkijat ovat kehitelleet keraamisia nanoputkia, jotka toimivat antenneina, käyttäessään valo-aine värähtelyjä hallitsemaan lämpösäteilyä. Kehitystyö on askel kohti uutta keraamisten materiaalien luokkaa, jossa hyödynnetään korkean lämpötilan polaritoneja keraamisissa nanoputkiantenneissa.

Vuonna 2016 Purduen yliopiston Zubin Jacobin tutkijatiimi kehitti termisen metamateriaalin - volframista ja hafniumoksidista -, joka säätelee lämpösäteilyä tarkoituksenaan parantaa jätelämmön keräämistä voimalaitoksilta ja tehtailta.

Nyt he ovat suunnitelleet keraamisia nanoputkia, jotka toimivat termisinä antenneina, tarjoamalla korkean lämpötilan lämpösäteilyn spektrin ja suunnan hallintaa.

Tällainen uusi keramiikkaluokka laajentaisi tapoja käyttää lämpösäteilyä tehokkaammin.

Zubin Jacobin tiimi rakensi yhdessä Purduen professorien Luna Lu:n ja Tongcang Li:n kanssa nanoputkia keraamisesta boorinitridistä, joka tunnetaan korkeasta termisestä vakaudestaan.

Boorinitridiset nanoputket hallitsevat säteilyä valon ja aineen värähtelyjen kautta keraamisen materiaalin sisällä, tavalla jota kutsutaan polaritoneiksi. Korkeat lämpötilat saavat aikaan polaritoneja, jotka nanoputket - kuten antennit - kytkevät sitten tehokkaasti lähtevään lämpösäteilyyn.

Tutkimuksessa hyödynnetään boorinitridinanoputkien korkeataajuisia optisia fononeja luomaan vahvoja keski-infrapunan termisiä antenniemittereitä korkeissa lämpötiloissa (665 °C).

Antennit voisivat tuottaa kyvyn kiihdyttää säteilyä, suorittaa järjestelmän tehostettua jäähdytystä tai lähettää informaatiota hyvin erityisiin suuntiin tai aallonpituuksilla, Jacob toteaa.

Tutkijat suunnittelevat kehittävänsä enemmänkin keraamisia materiaaleja, joiden polaritonisia ominaisuuksia voisi käyttää lukuisiin eri sovelluksiin.

"Polaritoninen keramiikka voi muuttaa ”pelin” ja haluamme, että sitä käytetään laajasti", Jacob hahmottelee yliopistonsa tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Uutta metamateriaalia

Näkymättömyystekniikkaa lämpövirtauksille