环孢菌素胶囊 http://m.39.net/news/a_6511113.html
研究人员发现，氧化锶钴（SCO）以一种称为brownmillerite（中图）的原子构型天然存在，但是当向其中添加氧离子时（右图），它变得更有序，更导热，而当添加氢离子时（左图），它变得不规则且导热性降低。图片：麻省理工学院通过施加电压可以显著改变电子和磁性的材料构成了所有现代电子设备的骨干。但是，对任何材料的热导率进行相同类型的可调控制一直是一项遥不可及的任务。现在，麻省理工学院的一组研究人员取得了重大的飞跃。他们已经设计了一种长期追求的设备，称之为“电子热阀”，可以改变热传导性上的需求。他们证明，在室温下，该材料的导热能力可以“调节”到10倍。热导率的变化，左：原始结构，中：加氢，右：加氧，标GDC的为基板。该技术可能为在智能窗户，智能墙，智能服装甚至是收集废热能源的新方法中可控的隔热新技术打开大门。该研究结果今天发表在自然材料杂志上，由麻省理工学院的比尔盖·耶尔德兹（BilgeYildiz）教授和ChenGang，LuQiyang完成。热导率描述了热量可以通过材料传递的程度。这就是为什么由于木材的导热系数低而容易拿起带有木柄的热煎锅的原因，但拾起类似的具有高导热率的金属柄的煎锅可能会被烫伤。研究人员使用了一种称为氧化锶钴（SCO）的材料，该材料可以制成薄膜形式。通过向SCO中添加氧，可以提高热导率。向其中添加氢导致热导率降低。添加或除去氧和氢的过程可以简单地通过改变施加到材料上的电压来控制。本质上，该过程是电化学驱动的。总的来说，在室温下，研究人员发现此过程使材料的热导率变化了十倍。研究人员说，以前在任何材料中都从未见过如此数量级的电可控变化。在大多数已知的材料中，导热系数是不变的-木材永远不会导热良好，而金属永远不会导热不良。因此，当研究人员发现将某些原子添加到材料的分子结构中实际上可以提高其导热率时，这是出乎意料的结果。如果有的话，添加额外的原子（或更具体地讲，离子，从一些电子中剥离的原子或带有过量电子的原子，以给它们提供净电荷），会使电导率变差（事实证明，添加氢时就是这种情况），而不是氧气）。Chen说：“当我看到结果时，我感到惊讶。”但是在对系统进行进一步研究后，他说：“现在我们对为什么会发生这种意外现象有了更好地理解”。事实证明，将氧离子插入SCO的结构会将其转变为所谓的钙钛矿结构-这种钙钛矿结构比原始结构具有更高的有序结构。耶尔德兹说：“它从低对称结构变成了高对称结构。它还减少了所谓的氧空位缺陷位点。这些缺陷位点减少共同导致了较高的热传导。”热量很容易通过这种高度有序的结构传导，而热量却容易被高度不规则的原子结构散射和消散。相比之下，引入氢离子会导致结构更加混乱。“我们可以引入更多的有序，从而增加导热性，或者引入更多的无序性，从而导致较低的导热性。除了实验，我们还可以通过执行计算模型来解决这一问题。”耶尔德兹解释说。她补充说，尽管在室温下导热系数可以变化约10倍，但在较低温度下，变化甚至更大。该新方法使得仅通过改变施加到薄膜材料上的电压就可以在两个方向上连续改变该有序度。将该材料浸入离子液体（基本上是液体盐）中或与固体电解质接触，当施加电压时，该电解质会向材料中提供负氧离子或正氢离子（质子）。在液体电解质的情况下，氧和氢的来源是周围空气中水的水解。实验设计和照片“我们在这里展示的实际上是对该概念的演示。”耶尔德兹解释说。她说，他们需要在整个加氢和加氧范围内使用液体电解质介质，这一事实使得该版本的系统“不容易适用于全固态设备”，这将是最终目标。需要进一步研究以产生更实用的版本。她说：“我们知道有固态电解质材料”，理论上可以代替液体。该团队将继续探索这些可能性，并已演示了带有固体电解质的工作装置。Chen说：“在许多应用中，您都需要调节热流。”例如，对于以热能形式的能量存储（例如来自太阳能热设备的能量存储），拥有一个高度绝缘的容器以保留热量直到需要时会很有用，但是可以将其转换为回收热量时具有很高的导电性。他说：“圣杯将是我们可以用来储存能量的东西。那是梦想，但我们还没有实现。”但是，这一发现太新了，以至于可能还有其他多种潜在用途。耶尔德兹说，这种方法“可以打开我们以前没有想到的新应用方式。”她说，尽管这项工作最初仅限于SCO材料，但“该概念适用于其他材料，因为我们知道我们可以通过电化学方式对多种材料进行氧化或氢化”。此外，尽管这项研究的重点是改变热性能，但同一过程实际上还具有其他作用，Chen说：“它不仅改变了导热性，而且还改变了光学性能。”奥地利维也纳大学化学技术和分析学教授于尔根·弗莱格（JuergenFleig）说：“这是一种使用固体中的离子插入和萃取来调节或转换热导率的真正创新的方法。所测量的效果（由两个相变引起）不仅很大，而且是双向的。我还印象深刻的是，该工艺在室温下效果很好，因为这种氧化物材料通常在很高的温度下运行更高的温度。”加州大学洛杉矶分校机械和航空航天工程副教授胡永杰（YongjieHu）说：“对热传输的主动控制从根本上具有挑战性。这是一项非常令人兴奋的研究，代表了一项重要的研究。实现这一目标的第一步。这是第一份详细研究三态相的结构和热性质的报告，并可能为热管理和能源应用开辟新的场所。”

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkzp/5886.html