[圖]科學家用石墨烯泡沫打造“溫度開關”:可按需調節電池保溫散熱

目前商用的電池都比較“嬌氣”,只能在一定的溫度區間內正常運行。如果溫度太低,那麼可能無法啟用,而溫度太高,則可能會有爆炸的危險。科學家近日研發的溫度開關(由石墨烯泡沫製成)有望解決這個問題。當天氣寒冷時,它可以動態地捕獲熱量,或在溫度過高時允許熱量排出。

[圖]科學家用石墨烯泡沫打造“溫度開關”:可按需調節電池保溫散熱

[圖]科學家用石墨烯泡沫打造“溫度開關”:可按需調節電池保溫散熱

[圖]科學家用石墨烯泡沫打造“溫度開關”:可按需調節電池保溫散熱

[圖]科學家用石墨烯泡沫打造“溫度開關”:可按需調節電池保溫散熱

[圖]科學家用石墨烯泡沫打造“溫度開關”:可按需調節電池保溫散熱

目前鋰離子電池只建議在 0-45 攝氏度(32 至 113 華氏)之間使用,尤其是在充電的時候,任何超出這個範圍的地方,你都有可能降低電池的性能。防止組件過熱是一場持續的戰鬥,它影響了電子設備的設計,這些設備本身就會釋放大量的熱量。但是,當外部溫度下降時,將這些熱量困在設備中會很有用。

該研究的共同通訊作者 Xiulin Ruan 說:“隨着電子設備變得更小、更強大,管理熱量成為一個更關鍵的問題。大多數設備使用被動熱管理,如傳導和對流,來移動多餘的熱量。但這種系統是不可調諧或調整的,而且在寒冷的條件下完全沒有幫助”。

現在,普渡大學的研究人員已經開發出一種處理這兩者的方法。關鍵是石墨烯,它通常是一種由只有一個原子厚的碳片組成的卓越材料。它通常是一個優秀的熱導體,但由於石墨烯泡沫內部有氣穴,它就像一個絕緣體。因此,研究小組利用這種雙重性質,製造了一個能在絕緣體和導體之間來回切換的層。

[圖]科學家用石墨烯泡沫打造“溫度開關”:可按需調節電池保溫散熱

在上圖的測試中,研究人員將石墨烯泡沫樣品放在一個加熱器和一個散熱器之間,並測量泡沫被壓縮或放鬆時的溫度和熱流。它開始時有 1.2 毫米厚,像一個絕緣體,但當它被擠壓到 0.2 毫米時,它的導熱性能就會提高8倍。

該研究的共同通訊作者 Amy Marconnet 說:“它的功能就像電路中的一個電阻。它不是改變電流的流量,而是改變它允許通過的熱量”。在另一個實驗中,研究小組模擬了現實世界的環境溫度在0至30°C(32至86°F)之間,將石墨烯泡沫放在模擬電子設備的熱源上。結果同樣令人欣喜,在整個環境溫度範圍內穩定了設備的工作溫度。

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上一篇 2021-08-17 15:18
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