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    制冷剂的替代品

    发布时间:2019-08-07

    来源:http://www.szjiulian.com/

    浏览次数:612

    来自英国和西班牙的研究人员日前宣布了一种环保固体,可以成为现有制冷剂的替代品。来自剑桥和Catalunya大学的研究团队发现,目前用于合成聚酯、油漆、润滑剂和增塑剂的有机化合物——新戊二醇晶体在压力下可以产生巨大的冷却效果。

    来自英国和西班牙的研究人员日前宣布了一种环保固体,可以成为现有制冷剂的替代品。


      来自剑桥和Catalunya大学的研究团队发现,目前用于合成聚酯、油漆、润滑剂和增塑剂的有机化合物——新戊二醇晶体在压力下可以产生巨大的冷却效果。


      有很多团队已经就所谓“塑料晶体”新戊二醇进行了各种研究。位于固体和液体之间的边界,“塑料”一词指的是化合物的延展性而不是其化学成分。


      基于分子重构,压缩新戊二醇可以产生前所未有的巨大热能变化,其达到的温度变化相当于HFC和碳氢制冷剂。


      剑桥大学和Catalunya大学的研究人员正与企业合作,以期将此技术可以投放市场


    科学家利用热力学魔术测试制冷新方法

      来自苏黎世大学的物理学家发明了一种装置,无需能源消耗对热物体进行冷却。


      研究团队表示,从理论上讲,这种简易装置可以在不使用外部电源的情况下将沸腾的水变成冰。当然,研究人员表示,在不消耗能源的情况下实现冷却与物理学基本定理并不矛盾。


      从沸腾到室温

      热力学第二定律指出,热量可从温度较高的物体转移到较低的物体,反向不可。例如,装满开水的茶壶放在桌子上,他将慢慢变凉,但他的温度肯定不会低于桌子的温度。


      但是,在实验中,研究人员可以将一片100℃的铜片冷却到低于室温的温度,没有利用任何外部能源。研究人员采用了酒店小型冰箱常用的一种材料:Peltier半导体元件。此类元件可以将电流转换成温差,使得热量从高温物体流向低温物体,反之亦然。研究人员发明了一个热振荡电路,使得热量暂时从低温物体转移到高温物体,从而进一步降低了低温物体的温度。该团队表示,该过程可以将100℃的9g铜片冷却到低于室温2℃。


      深度冷却无需外部能源

      尽管实验仅做出了与环境温度2℃的温差,研究人员相信,理论上可以达到-47℃,这需要一个完美的半导体元件,目前还不存在。


      来自苏黎世大学的Andreas Schilling教授表示:“利用这种简单技术,可以将大量高温固体、液体或气体材料冷却至室温以下,而无需任何能耗。”


      由于目前不存在完美的半导体元件,因此该技术的大范围推广是不可能的。此次实验是一个理论证明,对传统热能转移的理解发起了挑战。


      该研究全文发表在《科学进步》杂志(Science Advances)。


    聚合薄膜可能替代金属换热器

      通过将聚合物粉末溶解产生一种薄膜,美国麻省理工大学(MIT)的学者们改变了聚乙烯的微观结构,从类似意大利面状的分子链(上图左)变为更直的线状(上图右),使得该聚合物的导热性能优于很多金属。MIT的学者们表示,该高导电聚合物膜可以用于制造轻质的换热器。


      众所周知,聚合物主要用于隔热,如硅树脂微波炉手套或泡沫聚苯乙烯咖啡杯。如今,MIT的学者们超越了聚合物的常规用途,制造出聚合物薄膜,替代常规金属进行导热。


      在实验中,他们发现,该薄膜比塑料膜还薄,但导热效果优于陶瓷和很多金属,包括铁。


      该结果发表在自然通讯(Nature Communications)杂志上,这可能加速聚合物作为传统金属换热器的超轻、灵活和抗腐蚀替代品的发展,应用范围从笔记本电脑和手机中的散热材料到汽车和冰箱中的冷却元件。


      2010年,该团队已经制造出了与很多金属导热性能类似的聚乙烯纤维。该结果引起了多个行业的关注,包括换热器、计算机核心处理器甚至赛车等制造商。但很快大家就意识到,为使聚乙烯导体适用于更多领域,该材料必须从超细纤维(1根纤维相当于人类头发直径的百分之一)扩展到更易制造的薄膜。


      尽管大多数聚合物的导热率为0.1~0.5W/m·K,但此次全新制造的聚乙烯薄膜则可达到约60 W/m·K。这是大多数聚合物导热率的100倍之多,同时也高于铁和陶瓷。

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