Материал с низкой теплопроводностью 3 буквы: Словарь синонимов sinonim.org

Материал с низкой теплопроводностью 3 буквы: Словарь синонимов sinonim.org

Содержание

КРЕМНЕЗЕМНАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ЛЕНТА МКЛ-3.0 (35)

КРЕМНЕЗЕМНАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ЛЕНТА МКЛ-3.0 (35) — 25 метров

  • Описание
  • Характеристики

Производим кремнеземные ленты двух типов — многослойные ленты МКЛ и однослойные ленты марки КЛ-11 

Многослойные ленты МКЛ

Кремнеземные нити являются основным сырьем для производства ленты МКЛ. Ленты, изготовленные на их основе, выдерживают длительную многоцикловую нагрузку до 1100°С, а в условиях кратковременных тепловых нагрузок кремнеземные ленты работают до 1400°С, при этом усадка ленты составляет не более 7%.

Кремнеземные волокна не плавятся и не испаряются при температурах до 1650ºС. Они отличаются более высокой (по сравнению с керамическим волокном) прочностью, что облегчает их переработку. 

Кремнеземные ленты обладают низкой теплопроводностью, высокой стойкостью к тепловому удару, превосходными диэлектрическими свойствами при высокой температуре и влажности, а также имеют повышенную кислото-щелочестойкость.

Обозначение ленты состоит из двух частей: буквы МКЛ обозначают – многослойная кремнеземная лента; цифры – толщину и ширину ленты (мм).


























НазваниеТолщина, ммШирина, мм Мин партия, м
МКЛ-0,6(30)0,63050
МКЛ-0,6(50)0,65050
МКЛ-0,6(45)-ТО0,64550
МКЛ-1,0(20)1,02050
МКЛ-1,0(30)1,03050
МКЛ-1,0(35)1,03550
МКЛ-1,0(50)1,05050
МКЛ-1,0(50)к (с клеевым слоем)1,05025
МКЛ-1,5(50)1,55050
МКЛ-2,0(15)2,01525
МКЛ-2,0(25)2,02525
МКЛ-2,0(25)к (с клеевым слоем)2,02525
МКЛ-2,0(35)2,03525
МКЛ-2,0(35)к (с клеевым слоем)2,03525
МКЛ-2,0(50)2,05025
МКЛ-2,0(50)к (с клеевым слоем)2,05025
МКЛ-2,0 (230) 2,023025
МКЛ-3,0(35)3,03525
МКЛ-3,0(30)к (с клеевым слоем)3,03025
МКЛ-3,0(40)3,04025
МКЛ-3,0(50)3,05025
МКЛ-3,0(50)к (с клеевым слоем)3,05025
МКЛ-4,5(15)4,51525
МКЛ-4,5(30)4,53025

Собственное производство позволяет вырабатывать необходимый клиенту объем. Кроме того, наличие высокотемпературных печей обеспечивает потребность заказчика в термообработанных лентах. 

Для улучшения эксплуатационных свойств материалы могут быть пропитаны различными органическими составами или аппретированы под эпоксифенольные связующие. 

Нетермообработанные кремнеземные волокна имеют пористую гидратированную структуру и содержат 8–10% адсорбционной и химически связанной воды и технологический замасливатель.

В процессе термообработки происходит удаление воды, смыкание пор и, как следствие, линейная усадка материала, выгорает замасливатель. Поэтому термообработанные кремнеземные волокна имеют более плотную структуру и не содержат замасливатель.

 
ВНИМАНИЕ! 

Предлагаем собственные услуги по термообработке кремнеземных материалов, в том числе кремнеземных лент. Производственные площади ООО «Изоляция» оснащены высококачественным и современным оборудованием, которое позволяет гарантировать заказчику выполнение всех заданных им требований к термообработке.

Наши специалисты и технологи проконсультируют о видах и технологии термообработки +7 (495) 943-47-98, [email protected]

Презентация МКЛ (скачать)

Видео о нашем производстве лент.

Наш ТВ канал

 

Производство:

Собственное, Россия

Рабочая температура, С:

1100 -1200С°

Огнестойкость:

класс НГ (негорючий)

Ширина, мм:

35-50

Толщина, мм:

1-3

delivery:

450 р Москва СДЭК 2-4 дня

Бренд:

EKOWOOL SiO2

Марка ленты:

Многослойная МКЛ

Структура сотового поликарбоната — из чего состоит популярный материал


Главная
/Статьи
/
Структура сотового поликарбоната


Сотовый поликарбонат имеет ячеистую структуру, благодаря чему и славится своими непревзойденными эксплуатационными характеристиками. Между несколькими слоями тонкого пластика при помощи перпендикулярных ребер жесткости образуются ячейки, заполненные воздухом. Именно благодаря такой структуре этот материал имеет высокую прочность при низкой массе, а также удобен тем, что обладает низкой теплопроводностью и способностью пропускать тепло и солнечные лучи. Однако внутренняя структура ячеистого материала может различаться в зависимости от толщины и конфигурации ячеек.

Типы ячеистого поликарбоната по структуре


Поликарбонат широко применяется в сельском хозяйстве (теплицы) и строительстве (перегородки, навесы, ограждения), и специалисты для каждого типа изделий используют материал с тем или иным типом структуры.


Поликарбонат 2R – один из самых известных и широко используемых типов, который представляет собой два листа пластика, между которыми находятся прямоугольные полые ячейки. Чаще всего его можно встретить на дачных участках в виде покрытия для теплиц. Также им можно покрыть навес или соорудить козырек, и они прослужат без изменения внешнего вида долгие годы.


Поликарбонат 3R – более многослойный материал, в структуре которого 3 слоя тонкого пластика, между которым образуется 2 ряда ячеек. В сравнении с предыдущим типом выделяется повышенной жесткостью и более низкой теплопроводностью.


Поликарбонат 3RX – в его структуре также 3 слоя, но ячейки дополнительно усилены крестообразными перегородками, в разрезе их можно наблюдать в форме буквы Х. Диагональные ребра жесткости придают этому типу материала чрезвычайную прочность. Это твердое покрытие, способное выдерживать высокие весовые нагрузки. Этот материал обладает очень высокими теплоизоляционными характеристиками, славится длительным сроком эксплуатации без повреждений. Он имеет толщину свыше 16 мм и используется для обустройства кровли в зимних садах и оранжереях и крыши зданий. В соответствии со своими свойствами имеет высокую стоимость.


Поликарбонат 5R – представляет собой 5 слоев, между которыми перпендикулярные ребра жесткости и 4 ряда ячеек. Этому типу структуры соответствует материал толщиной от 20 до 25 мм. Ввиду добавления слоев и ребер повышается вес в сравнении с предыдущими категориями. Используется в ситуациях, когда нужна высокая степень сохранения тепла.


Поликарбонат 6R – шестислойный материал с пятью рядами сот в разрезе и перпендикулярными ребрами, но усиленный волнообразной перегородкой. Довольно редкий в использовании тип, который применяется в обстоятельствах, когда нужен толстый и очень прочный пластик.


Поликарбонат «Медовуха» – три ряда воздушных ячеек имеют конфигурацию пчелиных сот. Имеет толщину 0,8-1 см. Используется при необходимости достичь наиболее низкой теплопроводности конструкции.

Особенности сотового поликарбоната


Несмотря на конструктивные отличия поликарбонат разной толщины и конфигурации обладает общими свойствами и качествами, которые незаменимы в современном строительстве. Он пожаробезопасен – даже если загорится от открытого источника пламени, то огонь не распространится дальше и самостоятельно потухнет. Обладая свойством прозрачности, во много раз устойчивее стекла к ударам, а также гораздо легче по весу. Для использования в строительстве и создания различных конструкций, ограждений и строений не требует специального инструмента, поскольку легко режется обычными приспособлениями.

Теплопроводность: определение, принципы работы, важность, расчеты и факторы

Теплопроводность — одно из важных свойств материала, которое позволяет инженерам выбирать правильный материал для применения. Он определяет, насколько легко тепло может проходить через материал. Например, материал с высокой теплопроводностью, такой как медь, идеально подходит для радиатора, тогда как материал с низкой теплопроводностью, такой как керамика, идеален для теплоизоляции.

В этой статье будет рассмотрена концепция теплопроводности, как она работает, как рассчитывается и различные факторы, которые могут влиять на это свойство.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность можно определить как то, насколько легко материал может передавать тепло при наличии приложенного температурного градиента. Теплопроводность материала часто определяется экспериментально. Он используется для характеристики теплопередачи материала при различных температурах. Теплопроводность часто используется для описания того, является ли материал изолятором или проводником. В случае изолятора термин тепловое сопротивление часто используется для описания того, как материал сопротивляется потоку тепла.

Как работает теплопроводность?

Теплопроводность относится к способности материала передавать тепло по градиенту от высокой температуры к низкой температуре. То, что мы воспринимаем как «тепло», когда прикасаемся к объекту, является макроскопическим эффектом вибраций атомного масштаба внутри материала. Когда тепловая энергия поглощается материалом, эта энергия преобразуется в кинетическую энергию атомов. Атомы в твердых телах не могут много двигаться, поэтому они вибрируют. Вибрирующие атомы, подвергающиеся непосредственному воздействию тепловой энергии, сталкиваются со своими соседями. Это передает кинетическую энергию соседям, которые затем возбуждают атомы еще ниже по потоку от источника тепла. Колебания, вызванные тепловой энергией, перемещаются через материал в более холодные области, что-то вроде ряби, распространяющейся от гальки, ударяющейся о поверхность пруда.

Какое значение имеет теплопроводность?

Теплопроводность важна, поскольку она является мерой того, насколько хорошо материал помогает (проводит) или сопротивляется (изолирует) потоку тепла. На практике это позволяет инженерам выбирать подходящий материал для приложения. Например, в теплообменнике идеален хороший теплопроводник. Для футеровки печи идеально подойдет хороший изолятор.

Какова важность теплопроводности в 3D-печати?

Теплопроводность важна по ряду причин. Во-первых, станина 3D-принтера должна быть горячей, чтобы первый слой прилипал к ней. Платформы для 3D-печати обычно изготавливаются из алюминиевой пластины с нагревательным элементом, прикрепленным к нижней стороне. Алюминий является хорошим проводником тепла, поэтому нагретая алюминиевая платформа принтера будет равномерно передавать тепло по всей целевой области печати. Во-вторых, теплопроводность внутри узла экструдера может привести к сбоям при печати из-за ползучести тепла. Наконец, важна теплопроводность, так как тепло в горячем конце должно передаваться от термистора к пластику, чтобы эффективно расплавить его.

Какова теплопроводность различных материалов для 3D-печати?

В таблице 1 ниже перечислены теплопроводности ряда материалов для 3D-печати:

Таблица 1: Теплопроводность материалов для 3D-печати

Материал для 3D-печати Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)
Теплопроводность
(Вт/м·K)

Материал для 3D-печати

PLA [FDM]

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

0,00031

Теплопроводность
(Вт/м·K)

0,13

Материал для 3D-печати

ABS [FDM]

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

0,00059

Теплопроводность
(Вт/м·К)

0,25

Материал для 3D-печати

Нержавеющая сталь 316 [SLM]

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

0,0389

Теплопроводность
(Вт/м·K)

16,3

Материал для 3D-печати

Нейлон PA12 [SLS]

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

0,00072

Теплопроводность
(Вт/м·K)

0,3

Насколько важна теплопроводность при лазерной резке?

Теплопроводность при лазерной резке важна по ряду причин. Во-первых, материалам с высокой теплопроводностью требуется больше энергии, чтобы лазер мог их прорезать. По этой причине такие материалы, как алюминий или медь, труднее резать. Во-вторых, материалы с низкой теплопроводностью будут локализовать тепло вблизи кромки реза. Неравномерный нагрев может привести к остаточным напряжениям, которые могут вызвать коробление или растрескивание материала после остывания.

Насколько важна теплопроводность при литье пластмасс под давлением?

Теплопроводность важна при литье пластмасс под давлением для производства качественных литьевых деталей. Важно, чтобы форма поддерживалась при оптимальной температуре во время формования и быстро охлаждалась после формования, чтобы сократить время цикла. Формы с высокой теплопроводностью обеспечивают быстрый нагрев и быстрое охлаждение для обеспечения оптимального качества и минимального времени цикла.

Какова формула теплопроводности?

Теплопроводность можно рассчитать, используя упрощенную форму закона Фурье для теплопередачи. Важно отметить несколько допущений, используемых при использовании этого уравнения:

  1. Установившееся состояние: Теплопередачу можно классифицировать как «установившееся состояние», если температура на горячей стороне не меняется.
  2. Одномерная теплопередача: Тепло передается только в одном направлении.
  3. Постоянная теплопроводность: Значение теплопроводности материала будет меняться в зависимости от температуры. Как правило, теплопроводность увеличивается с повышением температуры.

Уравнение теплопередачи показано ниже в уравнении 1: 

Слайд 1 из 1

Уравнение теплопередачи.

Уравнение 1: Одномерная стационарная теплопередача

Где:

k: Теплопроводность

Q: Тепловой поток

A: Площадь поперечного сечения

ΔT: Разность температур (T1-T2) между горячей стороной (T1) и холодной стороной (T2) материала

d: Это относится к длине куска материала

Уравнение можно изменить таким образом, чтобы значение теплопроводности находилось в левой части уравнения согласно уравнению 2:

Слайд 1 из 1

Уравнение теплопроводности.

Уравнение 2: Математическая формула для теплопроводности

Следует отметить, что это неэффективный метод определения теплопроводности материала. Теплопроводность обычно определяется экспериментально в контролируемых условиях в соответствии с международно признанным стандартным методом. Большинство спецификаций материалов указывают теплопроводность при определенной температуре или в диапазоне температур.

Что такое символ теплопроводности?

Теплопроводность чаще всего обозначается буквой к . Однако его также можно представить греческими буквами каппа (κ) и лямбда (λ).

Что такое единица измерения теплопроводности?

Единицей теплопроводности в СИ (Международная система единиц) является Вт/м·К, где:

Вт: Вт

м: метров

К: Кельвин s

В имперских единицах, теплопроводность выражается в БТЕ / (час·фут·°F), где:

БТЕ: Британские тепловые единицы

ч: часов

футов: футов

°F: градусов градусов по Фаренгейту

Как рассчитать теплопроводность материала?

Расчет теплопроводности материала не является общепринятой практикой. Вместо этого теплопроводность в основном определяется в ходе экспериментального процесса, который определяет значение в контролируемых условиях в диапазоне различных температур. Как только коэффициент теплопроводности известен, его можно использовать для расчета теплового потока, как показано в формуле уравнения 1.

Какие примеры расчета теплопроводности?

Теплопроводность не рассчитывается, а определяется экспериментальным путем. Однако, чтобы проиллюстрировать влияние теплопроводности материала на величину теплового потока, ниже представлены три примера с использованием экспериментально определенных коэффициентов теплопроводности обычных материалов. Предполагается, что пластина имеет толщину 1 м, длину и ширину 1 м, а Т1 равна 250 °С, а Т2 равна 25 °С.

Слайд 1 из 1

Примеры расчета теплопроводности для обычных материалов.

Какие факторы влияют на теплопроводность материалов?

Ниже перечислены некоторые факторы, которые могут повлиять на теплопроводность материала:

1.

Температура

У проводящих материалов, таких как металл, теплопроводность обычно снижается с повышением температуры. По мере того как металл нагревается, атомы и фононы начинают вибрировать более энергично. Это уменьшит длину свободного пробега свободных электронов за счет механизма, называемого рассеянием электронов на фононах. Для неметаллов взаимосвязь между температурой и теплопроводностью более сложная, и повышение температуры может как увеличивать, так и уменьшать теплопроводность.

2. Плотность

Более высокая плотность материала обычно может быть связана с более высокой плотностью упаковки атомов в кристаллической решетке или молекулярной структуре материала. Эта более высокая плотность упаковки повысит теплопроводность за счет повышения эффективности теплопередачи через фононы или свободные электроны.

3. Давление

Когда материал подвергается воздействию достаточно высокого давления, существует вероятность увеличения его плотности. Это может привести к увеличению теплопроводности из-за более плотной упаковки атомов или молекул. Другим потенциальным эффектом давления является изменение фазы материала, то есть из твердого состояния в жидкое. Этот фазовый переход может повлиять на теплопроводность материала.

4. Состав

Типы атомов, молекул или ионов в материале могут влиять на его теплопроводность. Например, металлы, как правило, обладают высокой теплопроводностью, потому что их электроны могут свободно двигаться и легко передавать тепло. Однако неметаллические материалы, такие как полимеры или керамика, как правило, имеют более низкую теплопроводность из-за их более жесткой и менее подвижной молекулярной структуры.

5. Структура

Решетчатая структура материала может влиять на его теплопроводность, поскольку одни структуры лучше передают тепло, чем другие. Например, материалы с более крупными кристаллами могут более эффективно передавать тепло, так как в них меньше границ зерен, которые могут препятствовать потоку свободных электронов. В дополнение к этому, форма кристаллической структуры может иметь влияние, например, структуры ГЦК (гранецентрированные кубические), подобные тем, которые обнаружены в меди, имеют лучшую теплопроводность, чем структуры ОЦК (объемноцентрированные кубические), подобные тем, которые встречаются в железе. .

6. Пористость

Пористость относится к наличию пустот или газовых карманов в структуре материала. Эти пустоты могут быть естественным явлением, преднамеренно добавленными или из-за плохих методов обработки. Теплопроводность через эти газовые карманы значительно снижается по сравнению с основным материалом. Это снижает общую теплопроводность материала.

7. Примеси

Примеси внутри материала могут влиять на теплопроводность посредством механизма, называемого рассеянием электронов на примесях. Примеси могут создавать локальные аномалии электрического потенциала внутри кристаллической решетки. Это может препятствовать или отклонять движение свободных электронов, тем самым снижая теплопроводность материала.

Каковы преимущества теплопроводности?

Как материалы с очень высокой теплопроводностью, так и материалы с очень низкой теплопроводностью могут обеспечить преимущества в применении, в зависимости от того, является ли более важной характеристикой теплопередача или сохранение тепла. Ниже перечислены преимущества использования первоклассных проводников и изоляторов:

  1. Проводники: Материалы с высокой теплопроводностью могут эффективно передавать тепло от источника тепла к радиатору, обеспечивая охлаждение оборудования. В качестве альтернативы проводники могут передавать тепло от источника тепла к более холодной жидкости, чтобы нагреть ее, а также обеспечить равномерную передачу тепла для предотвращения деформации.
  2. Изоляторы: Материалы с низкой теплопроводностью могут препятствовать передаче тепла от источника тепла. Это может повысить эффективность печи, например, поскольку она удерживает тепло внутри там, где оно необходимо. Другим примером может быть предотвращение попадания тепла в чувствительную к температуре среду, например внутрь космического корабля, во время входа в атмосферу.

Каковы ограничения теплопроводности?

Ниже перечислены некоторые ограничения измерений теплопроводности:

  1. Неточно: Теплопроводность материалов изменяется в зависимости от температуры. По этой причине расчеты, основанные на теплопроводности, измеренной в определенном наборе условий, могут быть неточными при использовании для оценки теплопередачи в других условиях.
  2. В основном на основе теплопроводности: Теплопроводность обычно охватывает только теплопередачу посредством теплопроводности и не касается конвекции или радиационного теплопереноса.

Каковы примеры теплопроводности различных материалов?

В таблице 2 ниже перечислены теплопроводности ряда распространенных материалов:

Таблица 2: Теплопроводность некоторых распространенных материалов

Материал Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)
Теплопроводность
(Вт/м·K)

Материал

Мягкая сталь

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

0,102

Теплопроводность
(Вт/м·К)

43

Материал

Тип Нержавеющая сталь 316

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

0,039

Теплопроводность
(Вт/м·K)

16,3

Материал

Медь

Теплопроводность
(Кал/см·с·°C)

0,958

Теплопроводность
(Вт/м·K)

401

Материал

Серебро

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

1,025

Теплопроводность
(Вт/м·К)

429

Материал

Керамическое волокно

Теплопроводность
(Кал/см·с·oC)

0,00008

Теплопроводность
(Вт/м·К)

0,035

Что означает высокая теплопроводность?

Высокая теплопроводность означает способность материала быстро и эффективно отводить тепло. Материалы с высокой теплопроводностью могут быстро передавать тепло из одного места в другое. Они используются в приложениях, где важна быстрая теплопередача, например, в теплообменниках.

При теплопроводности основным механизмом передачи тепла является движение свободных электронов. Однако в некоторых случаях фононный теплообмен является основным механизмом, например в алмазах.

Какой материал имеет самую высокую теплопроводность?

Алмаз обладает самой высокой теплопроводностью среди всех встречающихся в природе материалов. Это связано с его высокоупорядоченной кристаллической структурой, а также с сильными ковалентными связями между структурой кристаллической решетки. Алмаз имеет теплопроводность от 2000 до 2500 Вт/м·К. Однако графен, представляющий собой искусственную структуру, состоящую из плоского расположения атомов углерода, может иметь скорость теплопередачи в плоскости от 3000 до 5000 Вт/м·К.

Что означает низкая теплопроводность?

Низкая теплопроводность означает неспособность материала эффективно проводить тепло. Материалы с низкой теплопроводностью являются хорошими изоляторами. Они, как правило, препятствуют передаче тепла и имеют меньше свободных электронов. По этой причине первичный механизм передачи тепла осуществляется через решетку или молекулярные колебания, которые обычно менее эффективны, чем передача тепла свободными электронами.

Какой материал имеет самую низкую теплопроводность?

Аэрогель имеет самую низкую зарегистрированную теплопроводность среди всех физических материалов. Аэрогель представляет собой гель с микропорами, заполненными газом, обычно воздухом. Эти микропоры создают искусственную пористость, препятствующую теплопередаче. Аэрогель на основе легированного азотом графена может иметь теплопроводность всего 0,023 Вт/м·К. Это примерно такая же теплопроводность, как у воздуха (0,025 Вт/м·К), и воздух считается очень плохим проводником тепла в условиях окружающей среды.

Что лучше: высокая или низкая теплопроводность?

Какая теплопроводность лучше, высокая или низкая, полностью зависит от области применения. В устройствах теплопередачи, таких как теплообменники, идеальна высокая теплопроводность, поскольку она улучшает скорость передачи тепла теплоносителю. В тех случаях, когда необходимо предотвратить передачу тепла на окружающие компоненты, например, в печи, предпочтительна более низкая теплопроводность.

Резюме

В этой статье представлена ​​теплопроводность, объясняется, что это такое, и обсуждаются различные расчеты. Чтобы узнать больше о теплопроводности, свяжитесь с представителем Xometry.

Xometry предоставляет широкий спектр производственных возможностей и других дополнительных услуг для всех ваших потребностей в прототипировании и производстве. Посетите наш веб-сайт, чтобы узнать больше или запросить бесплатное предложение без каких-либо обязательств.

Заявление об отказе от ответственности

Содержание, представленное на этой веб-странице, предназначено только для информационных целей. Xometry не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий, явных или подразумеваемых, в отношении точности, полноты или достоверности информации. Любые рабочие параметры, геометрические допуски, особенности конструкции, качество и типы материалов или процессов не должны рассматриваться как представляющие то, что будет поставляться сторонними поставщиками или производителями через сеть Xometry. Покупатели, которым нужны расценки на детали, несут ответственность за определение конкретных требований к этим частям. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими условиями для получения дополнительной информации.

Team Xometry

Эта статья была написана различными участниками Xometry. Xometry — это ведущий ресурс по производству с помощью станков с ЧПУ, изготовления листового металла, 3D-печати, литья под давлением, литья уретана и многого другого.

Термоэлектрический кремниевый материал достиг рекордно низкой теплопроводности

Два типа колебаний, диффузоны и пропагоны, вносят вклад в теплопроводность поликристаллических структур. Предоставлено: Янгуан Чжоу и Мин Ху.

(Phys.org) — Исследователи теоретически продемонстрировали самую низкую скорость теплопередачи или теплопроводности среди всех материалов на основе кремния, разработанных до сих пор.

Новый материал, представляющий собой нанопроволоку из поликристаллического кремния, преодолевает два ограничения: предел Казимира и предел аморфности. Предел Казимира — это теория, описывающая теплопроводность наноструктур, и ее нарушение означает, что теплопроводность нового материала ниже значения, предсказываемого предельной теорией Казимира. Аморфный предел рассматривается как наименьшая теплопроводность материала, так как аморфные структуры сильно рассеивают теплоносители. Однако благодаря своему уникальному наноразмерному дизайну нанопроволока из поликристаллического кремния имеет теплопроводность в три раза ниже, чем у материалов из аморфного кремния.

Исследователи Янгуан Чжоу и Мин Ху из RWTH Ахенского университета в Германии опубликовали статью о поликристаллических кремниевых нанопроволоках в недавнем выпуске Nano Letters .

Исследователи ожидают, что новый материал может быть особенно полезен для термоэлектрических применений. Преобразуя тепловую энергию в электричество, термоэлектрические материалы позволяют улавливать часть отработанного тепла, выделяемого выхлопными трубами автомобилей, электростанциями и производственными предприятиями, а затем преобразовывать тепло в полезную энергию.

Как правило, хорошими термоэлектрическими материалами являются материалы, обладающие одновременно высокой электронной проводимостью и низкой теплопроводностью. Вместе эти два свойства приводят к высокой общей эффективности преобразования тепла в электричество. В новом исследовании исследователи сосредоточились на снижении теплопроводности при сохранении уже высокой электронной проводимости кремниевых материалов.

«В этой статье мы сообщаем о новой структуре, поликристаллической нанопроволоке, которая может снизить теплопроводность до рекордно низкого значения, всего на одну треть от своего аморфного аналога», — сказал Чжоу 9.0499 Phys.org . «Если мы сохраним электропроводность и коэффициент Зеебека постоянными, что может быть достигнуто путем легирования материала, эффективность поликристаллического нанопровода для преобразования тепла в электричество может быть увеличена в 277 раз по сравнению с его массивным аналогом».

Ключом к низкой теплопроводности новой кремниевой нанопроволоки является ее поликристаллическая форма, которая состоит из множества кристаллических структур различной формы и размера в произвольной ориентации. Основываясь на среднем размере зерна (около 3 нм) в нанопроволоках поликристаллического кремния, предел Казимира предсказывает, что теплопроводность не может быть ниже примерно 3 Вт/мК. Но моделирование исследователей показывает, что нанопровода из поликристаллического кремния имеют теплопроводность всего 0,7 Вт/мК. Для сравнения, это значение равно 269.раз ниже, чем у объемного кремния, в 77 раз ниже, чем у нанопроволок чистого кремния, и в три раза ниже, чем у нанопроволок аморфного кремния.

Исследователи объясняют, что важной особенностью поликристаллической структуры является то, что границы зерен между кристаллами являются прерывистыми. В результате границы зерен блокируют и рассеивают переносящие тепло фононы, так что фононы не могут перемещаться очень далеко (всего около 1 нм) в материале по сравнению с тем, как далеко они могут перемещаться в других кремниевых материалах (до 1 мкм). , в котором границы зерен образуют непрерывную сеть.

Полученные здесь результаты поднимают вопрос о том, какой может быть минимально возможная теплопроводность для кремниевых нанопроволок любой формы. В общем, есть два вида колебаний, которые способствуют теплопроводности: пропагоны и диффузоны. Исследователи ожидают, что можно будет полностью исключить вклад пропагонов, внедрив беспорядок в виде нанодвойниковых структур в нанопроволоки поликристаллического кремния, чтобы свести к минимуму их перенос. Диффузоны, с другой стороны, вызваны присущим материалу структурным беспорядком, поэтому их нельзя уменьшить таким образом. Тем не менее, исключая вклад пропагонов, исследователи ожидают, что теплопроводность поликристаллических кремниевых нанопроводов может быть дополнительно снижена на 20%. Исследователи планируют преследовать эту цель в будущей работе.

Дополнительная информация:
Янгуан Чжоу и Мин Ху. «Рекордно низкая теплопроводность нанопроволоки из поликристаллического кремния: нарушение предела Казимира за счет жесткого подавления пропагонов». Нанобуквы . DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b02450

© 2016 Phys.org

Цитата :
Термоэлектрический кремниевый материал достиг рекордно низкой теплопроводности (2016, 5 октября)
получено 13 июня 2023 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*