?
太康县|
昌平区|
贵港市|
眉山市|
时尚|
绥中县|
瑞昌市|
夏津县|
镇安县|
锦州市|
蒙山县|
冕宁县|
板桥市|
东城区|
华亭县|
海晏县|
清原|
米林县|
云龙县|
英德市|
沛县|
珲春市|
攀枝花市|
江北区|
稷山县|
长治县|
岳池县|
屏东市|
阜城县|
永年县|
新乐市|
泗阳县|
谢通门县|
边坝县|
嘉善县|
龙里县|
嘉义市|
东乡县|
广昌县|
苍梧县|
方城县|
 許多電子設(shè)備在長時間使用后出現(xiàn)溫度過高，如果無法及時散熱，可能會減慢設(shè)備的運行速度、損壞它們的組件，甚至導(dǎo)致電池爆炸或著火。 針對這一問題，武漢大學(xué)劉抗研究員、胡雪蛟教授聯(lián)合加州大學(xué)洛杉磯分校陳俊教授設(shè)計開發(fā)了一種簡單通用、有效的、低成本的水凝膠薄膜散熱技術(shù)，不僅可以快速幫助手機等電子設(shè)備降溫，還能夠回收余熱轉(zhuǎn)化為電能。 散熱與廢熱回收的沖突 一些電子設(shè)備的零部件，包括電池、發(fā)光二極管和計算機微處理器，在正常運行過程中都會產(chǎn)生大量熱量。如果不能及時散熱，會導(dǎo)致熱量積聚和局部過熱，從而降低設(shè)備的運行效率，并對設(shè)備準(zhǔn)確度、靈敏度以及使用壽命造成極大影響。 因此，如何實現(xiàn)電子設(shè)備的高效散熱，已經(jīng)成為現(xiàn)代電子設(shè)備的核心問題之一。 目前為了實現(xiàn)高效散熱，通常是增加輔助設(shè)備，如散熱風(fēng)扇或散熱泵，這也意味著能耗的增加。 此外，由于絕大部分熱量沒有再利用，意味著在這個過程中大量的能量被浪費了。 傳統(tǒng)的熱回收方法，如熱電模塊，通常會增加額外的熱阻，反而阻礙了對散熱的要求，從而導(dǎo)致這些電子設(shè)備的核心部件溫度升高。 到目前為止，研究人員可以分別實現(xiàn)高效散熱和廢熱回收，但尚不能在同一個電子設(shè)備系統(tǒng)中同時實現(xiàn)這兩個相互沖突的過程。 智能水凝膠 為了解決這一問題，武漢大學(xué)劉抗研究員、胡雪蛟教授聯(lián)合加州大學(xué)洛杉磯分校陳俊教授嘗試設(shè)計一種智能水凝膠，以將設(shè)備廢熱轉(zhuǎn)化為電能，同時實現(xiàn)設(shè)備的快速散熱。 在先前成果的基礎(chǔ)上，研究人員制作了一種由聚丙烯酰胺作為框架，由水和特定離子填充而成的新型水凝膠。該水凝膠薄膜具有兩個重要的熱學(xué)性質(zhì)，一是在環(huán)境條件下可以很好的保持自身水量，克服了傳統(tǒng)水凝膠在環(huán)境條件下使用會持續(xù)失水變干的問題；二是當(dāng)溫度升高時，該水凝膠薄膜會蒸發(fā)失去一部分水量，但當(dāng)溫度降下來的時候，水凝膠薄膜又會從空氣中吸收水蒸氣使自己回復(fù)到初始狀態(tài)。 當(dāng)然，這些熱學(xué)性質(zhì)僅僅實現(xiàn)了快速散熱的功能需求，而實際上，當(dāng)水凝膠遇熱時，其中的離子會在電極之間傳遞電子，從而產(chǎn)生電流。也就是說，智能水凝膠中的水和離子進行著兩個獨立的熱力學(xué)循環(huán)，當(dāng)水凝膠附著在熱源上時，可以實現(xiàn)有效的蒸發(fā)冷卻，同時將部分廢熱轉(zhuǎn)化為電能。 而且，該水凝膠還可以從周圍的空氣中吸收水分，以補充為了快速散熱而蒸發(fā)的水量。這種可逆性的精心設(shè)計，既解決了電子設(shè)備的快速散熱需求，又能夠盡可能地將回收多余熱量。 為了進行驗證，研究人員將 2 毫米厚的智能水凝膠膜，貼放在快速放電的手機電池上，結(jié)果觀察到電池溫度相對之前下降了 20℃，并產(chǎn)生了 5μW 的電力。降低的工作溫度保證了電池的安全運行，收集的電量足以監(jiān)控電池或控制冷卻系統(tǒng)。 研究人員表示，該水凝膠除了內(nèi)部的水分可以自由蒸發(fā)吸熱以實現(xiàn)高效散熱過程，以及還能自動吸收周圍空氣中的水分以實現(xiàn)水回收，該水凝膠更加智能的地方在于，還通過調(diào)節(jié)離子的濃度以及水凝膠的厚度，實現(xiàn)對水的蒸發(fā)和再生時間進行微調(diào)。 研究人員在論文中寫道，“我們將水凝膠附著在手機電池上，觀察到電池在快速放電時有明顯的降溫(20℃)，同時一部分廢熱也被轉(zhuǎn)化為電能，這證明了該水凝膠在實現(xiàn)電子產(chǎn)品同時冷卻和回收廢熱方面的巨大潛力。” |
