Skott Gibson, Oak Ridge Milli Laboratoriyası tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Sarı dalğalar ORNL-in Spallation Neytron Mənbəyində müşahidə olunan yayılan atom titrəmələrini göstərir. Ağıllı, dəyişdirilə bilən keramikada elektrik sahəsi yükləri uyğunlaşdırır, beləliklə ağ sahə xətləri boyunca titrəmələr daha az fasilələrlə daha uzaqlaşır və istilik axınını təxminən üç dəfə artırır. Müəllif: Phoenix Pleasant / ORNL, ABŞ Enerji Departamenti

Energetika Departamentinin Oak Ridge Milli Laboratoriyasının Ohayo Dövlət Universiteti və Amfenol Korporasiyası ilə əməkdaşlıq çərçivəsində apardığı yeni tədqiqat, bərk materiallarda istilik axınının idarə olunması ilə bağlı ənənəvi anlayışa meydan oxuyur. PRX Energy jurnalında dərc olunan tədqiqat göstərir ki, keramika materialına elektrik sahəsinin tətbiqi fononların (istilik daşıyan kiçik titrəmələrin) davranışını dəyişdirir.

Atomları sahə istiqamətində (polinq istiqaməti) hərəkət edən fononlar, atomları sahəyə perpendikulyar hərəkət edən fononlardan daha uzun müddət qalır. Nəticədə, material, perpendikulyar istiqamətlərə nisbətən sahə istiqamətində istiliyi təxminən üç dəfə daha səmərəli şəkildə keçirir. Bu perspektivli yanaşma gündəlik texnologiyalarda istilik axınını idarə edən yeni bərk cisimli cihazlara gətirib çıxara bilər.

ORNL-in doktoranturadan sonrakı tədqiqat əməkdaşı Puspa Upreti bildirib ki, “İstilik axınlarının həm sürətini, həm də hansı şəkildə idarə olunması istilik enerjisini daha səmərəli idarə edən cihazların yaranmasına səbəb ola bilər”.

Niyə daha yaxşı istilik nəzarəti vacibdir

İstilik axınının idarə olunması, hərəkətli hissələri olmayan müasir elektron soyuducular, istiliyi enerjiyə çevirən enerji çeviriciləri, gündəlik texnologiyada istifadə olunan çip əsaslı sxemlər və sənaye istiliyini tutan və təkrar istifadə edən kogenerasiya sistemləri kimi yüksək performanslı sistemlər üçün vacibdir. Bu sistemlərdə istiliyin tənzimlənməsi ən yüksək səmərəlilik və performans üçün düzgün şərait yaradır.

Səmərəlilik və istilik axını arasındakı əlaqə, isti və soyuq su anbarları arasında istilik ötürülməsini dəqiq idarə etməklə mümkün olan ən yüksək səmərəliliyi təyin edən ideallaşdırılmış istilik mühərriki modeli olan Karno dövrü ilə göstərilir. Bu tədqiqatda elektrik sahəsinin tətbiqi fonon daşınmasına maneələri aradan qaldırır. Bu, sıx yolda nəqliyyatın azalması kimi titrəmələrin daha da uzaqlaşmasına imkan verir və elektrik sahəsi istiqamətində istilik keçiriciliyini yaxşılaşdırır ki, bu da daha yaxşı səmərəliliyə gətirib çıxarır.

Neytronlarla atom titrəmələrinin araşdırılması

Təcrübələr ORNL tərəfindən idarə olunan DOE Elm Ofisinin istifadəçi obyekti olan Spallation Neutron Source-da aparılıb. Tədqiqatçılar həm atomların statik düzülüşünü (strukturunu), həm də hərəkətlərini (dinamikasını) ələ keçirmək üçün qabaqcıl qeyri-elastik neytron səpələnmə üsullarından istifadə ediblər. Neytronlar alimlərə atomların materialda harada olduğunu və necə hərəkət etdiklərini dəqiq görməyə kömək edir ki, bu da Klifford Şull və Bertram Brokhausun Nobel mükafatı qazanmış işində tanınır.

Spallation Neytron Mənbəsindən əldə edilən ətraflı məlumat dəsti, elektrik sahəsinin tənzimlənməsinin yalnız fononları necə sürətləndirmədiyini, həm də onların ömrünü necə uzatdığını aydın şəkildə anlamağa imkan verir ki, bu da istiliyi idarə etməyin gələcək yollarını inkişaf etdirmək üçün vacibdir.

İrəliləyişin arxasında xüsusi keramika

Tədqiqat relaksor əsaslı ferroelektriklər adlanan xüsusi bir keramika növünə yönəlmişdir. Bu keramika elektrik sahəsinə məruz qaldıqda, onların içərisindəki kiçik elektrik yükləri hizalanır. Bu hizalanma istilik daşıyan titrəmələrin səpələnməsini azaldır və enerjinin daha səmərəli axmasına imkan verir. Bu tədqiqatda istifadə edilən kristallar diqqətlə yetişdirilmiş və sonra Amphenol Corporation-dan Raffi Sahul tərəfindən elektrik sahəsinə (polyarlaşdırılmış) məruz qalmışdır. İş nəticəsində enerji axınının dəqiq idarə olunmasına imkan verən bərk maddələr əldə edilmişdir.

ORNL-in baş tədqiqatçısı Maykl Manli, ORNL-in baş tədqiqat və inkişaf işçisi Rafael Hermann ilə birlikdə qeyri-elastik neytron səpilmə təcrübələrini dizayn etmiş və onlara rəhbərlik etmişdir.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Keçiricilikdə gözlənilmədən böyük artımlar

Manley bildirib ki, “Toplu ferroelektrik materiallar üzərində əvvəlki işlər istilik keçiriciliyində beş faizdən on faizə qədər cüzi irəliləyişlərə nail olub, yeni ölçmələr isə 300 faizə yaxın artım olduğunu göstərir – əsasən fononların dayanmadan daha uzun müddət hərəkət edə bilməsi səbəbindən”.

Tədqiqatçılar istilik keçiriciliyi ölçmələrini neytron səpələnmə məlumatları ilə birləşdirərək istilik axınındakı dəyişiklikləri birbaşa kristal daxilindəki atom titrəmələrinin davranışı ilə əlaqələndirdilər. Ohayo ştatından olan mərhum professor Cozef Heremans istilik keçiriciliyi təcrübələrini dizayn etdi və doktorant Delaram Rəşadfara məlumatların interpretasiyasında rəhbərlik etdi.

Rəşadfar bildirib ki, “Əvvəlki işlər bizi yalnız təvazökar bir təsir gözləməyə vadar etsə də, üçqat fərqin müşahidə edilməsi əhəmiyyətli bir nəticəyə çevrildi. Professor Heremans həmişə əvvəlcə məlumatlara etibar etməyin və nəzəriyyənin izlənməsinə imkan verməyin vacibliyini vurğulayırdı.”

Nəşr detalları

Puspa Upreti və digərləri, Relaksor Əsaslı Ferroelektrikdə Fonon Ömrünün və İstilik Keçiriciliyinin Elektrik Sahəsinin İdarə Edilməsi, PRX Energy (2026). DOI: 10.1103/5d1z-wg4p

Jurnal məlumatı: PRX Energy 

Əsas anlayışlar

Xarici sahələrdə atom və molekulyar proseslərKvazipartiküllər və kollektiv həyəcanlarStruktur xüsusiyyətləriİstilik xüsusiyyətləriNəqliyyat hadisələriİstilik mühərrikləri

Oak Ridge Milli Laboratoriyası tərəfindən təmin edilir