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可逆的電氣和熱性能的控制可以在存儲系統(tǒng)找到用途

來源：上海自動化儀表有限公司作者：發(fā)表時間：2018-01-30 15:07:18【小中大】

我們上海自儀儀表有限公司的一組研究人員發(fā)現(xiàn)了一種方法，可以通過改變外部環(huán)境(如周圍溫度)來控制材料的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。他們發(fā)現(xiàn)的技術(shù)可以將電導(dǎo)率改變100倍以上，導(dǎo)熱系數(shù)超過3倍。

上海自儀儀表有限公司的負(fù)責(zé)人許大慶說，“這是一種改變和控制材料性能的新方法——在這種情況下，一種被稱為經(jīng)過過濾的復(fù)合材料——通過控制它們的溫度。”許大慶是我們上海自動化儀表有限公司的總經(jīng)理，他描述了4月19日在網(wǎng)上發(fā)表的這一過程，并將發(fā)表在即將出版的《自然通訊》雜志上。

總經(jīng)理和公司的其他員工開發(fā)的系統(tǒng)可以應(yīng)用于許多不同的材料，無論是熱的還是電子的。許說，這一發(fā)現(xiàn)很新奇，研究人員希望他們中的一些人能立即回復(fù)，“我有這個用途!”

許經(jīng)理解釋說，這種新系統(tǒng)的一個潛在用途是為了保護(hù)電子電路。在該應(yīng)用中，材料將在正常的室溫條件下無電阻地導(dǎo)電。但是如果電路開始升溫，熱量會增加材料的阻力，直到達(dá)到某個閾值溫度時，它就會阻止流，就像熔斷的保險絲一樣。但是，隨著電路冷卻電阻的降低，電路自動恢復(fù)其功能，而不是需要重新設(shè)置。

另一種可能的應(yīng)用是儲存熱量，比如從太陽能集熱器系統(tǒng)中儲存熱量，然后用它來加熱水或家庭或發(fā)電。該系統(tǒng)在固態(tài)時的熱導(dǎo)率大大提高，有助于傳遞熱量。

本質(zhì)上，研究人員所做的是將一種物質(zhì)的微小薄片懸浮在液體中，就像水一樣，在凝固過程中形成晶體。在他們最初的實(shí)驗(yàn)中，他們使用了懸浮在液態(tài)十六烷中的石墨薄片，但他們展示了其過程的通用性，證明了其他材料組合中的電導(dǎo)率的控制。本研究中使用的液體具有接近室溫的熔點(diǎn)——有利于接近周圍環(huán)境的操作——但該原理也適用于高溫使用。

這一過程是有效的，因?yàn)楫?dāng)液體結(jié)冰時，其形成的晶體結(jié)構(gòu)的壓力會將漂浮的微粒推向更緊密的接觸，從而增加它們的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率。當(dāng)它融化時，壓力就會減輕，電導(dǎo)率下降。在他們的實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用了一種懸浮液，它只含有0.2%的石墨薄片。這種懸浮狀態(tài)非常穩(wěn)定:粒子在液體中被無限期地懸浮著，就像在混合后的三個月里檢驗(yàn)混合物的容器所顯示的那樣。

許經(jīng)理說，通過選擇不同的液體和懸浮在液體中的不同材料，可以隨意調(diào)整變化發(fā)生的臨界溫度。

“利用相變來控制納米復(fù)合材料的導(dǎo)電性是一個非常聰明的想法，”德州大學(xué)奧斯汀分校的機(jī)械工程教授李石說。他補(bǔ)充說，就他所知，“這是這種新方法的第一個報告”，以產(chǎn)生這樣一個可逆系統(tǒng)。

“我認(rèn)為這是一個非常重要的結(jié)果，”俄亥俄州立大學(xué)物理和航天工程教授Joseph Heremans說。“熱交換器是存在的”，但涉及到由不同材料組成的不同部分，而“這里我們有一個沒有宏觀運(yùn)動部件的系統(tǒng)，”他說。“這是出色的工作。”

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