Теплопроводностью можно управлять с помощью наноструктур

Теплопроводность — привычное каждому из нас явление. Пускай и не все знают, что свидетельствует термин. Представим для наглядности такую обстановку: в тёплой сауне возможно с удобством расположиться на древесной скамейке либо полке, температура которых достигает 100 градусов Цельсия, но в случае если коснуться железного гвоздя с той же температурой, обязательно будет ожог.

Отличие в двух обрисованных случаях в том, что кое-какие материалы, к примеру, металлы, прекрасно выполняют большую температуру, в то время как другие, такие как древесина, не хорошо. Как раз исходя из этого в большинстве случаев теплопроводность вычисляют только параметром материала.

Но сейчас ученые из университета Ювяскюля, Финляндия, во главе с доктором наук Илари Маасилта, в первый раз показали, что возможно поменять теплопроводность материала на порядки величины, настраивая волноподобные свойства теплового потока с помощью наноструктур.

Результаты размещены в издании Nature Communications. Изучение финансировалось Академией Финляндии.

Понадобились волновые особенности фононов

Большую температуру принято осознавать как множество двигающихся волн различных типов; атомы вибрируют, но не непоследовательно. Эти волны подчиняются законам квантовой механики, а это значит, что возбуждаются только определенные диапазоны длин волн, в зависимости от температуры.

Похожая обстановка и в тепловом излучении, где участвуют фотоны, из которых состоит кроме этого видимый свет. В случае с вибрацией материала частицы носят второе наименование — фононы; их обрисовал Альберт Эйнштейн более чем 100 лет назад.

Волновая природа фононов ни при каких обстоятельствах прежде не употреблялась для управления теплопередачей. До сих пор теплопередача формировалась за счет помещения одного материала (к примеру, наночастиц) вовнутрь другого, либо за счет трансформации шероховатости поверхностей. В обоих случаях фононы рассеиваются больше и потому переносят тепло менее действенно.

И вот сейчас ученые презентовали возможность поменять теплопроводность фонона, основанную на волновых особенностях частиц. Этого удалось добиться по окончании изготовления нанопетли (так называемый фононный кристалл), чей период того же порядка, что и протяженность волны переносящих тепло фононов — в данном случае приблизительно 1 микрометр. Фононные волны взаимодействуют со структурой фононного кристалла и изменяют скорость практически на порядок.

Потому, что волны перемещаются медленнее, теплопроводность уменьшается. Опыт проводился при температуре около полного нуля, дабы расширить длину волны тепловых фононов до масштаба, при котором делается вероятным использование простых инструментов для нанопроизводства.

В будущем эта концепция может употребляться различными методами. При низких температурах она окажет помощь в развитии датчиков ультрачувствительного излучения, в то время, когда серьёзен контроль над теплопередачей. Несколько доктора наук Маасилта кроме этого проводит данный тип прикладных изучений.

Случайные записи:

• Наноцентр мордовии инвестирует в трансфер технологии производства светильников
• С 22 по 26 сентября в уфе пройдут конгресс citogic’2009-уфа, конгресс нанотехнологий и первая специализированная выставка высоких технологий

Воздушный шарик и свеча — опыты с теплопроводностью

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Теплопроводность графена

  До недавнего времени закономерности, растолковывающие изюминки теплопроводности графена, находящегося в контакте с другими материалами (возможно, что…

• От страха можно избавиться с помощью сна

  Кое-какие виды страха возможно преодолеть на протяжении сна, узнали ученые. Исследователи смогли, применяя определенные запахи, уменьшить реакцию страха…

• Найден способ удвоения света при помощи наноколпачков

  Исследователи из америки утверждают, что нашли новый метод преобразования света из красного спектрального диапазона в оптическое излучение светло синий…

• Можно ли определить преступника по активности мозга

  В случае если человек светло осознаёт, что совершает что-то противозаконное, его мозг трудится в противном случае, нежели в том случае, в то время, когда…