新型無機(jī)材料具有當(dāng)前最低的熱導(dǎo)率

由利物浦大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)合作研究小組發(fā)現(xiàn)了一種新的無機(jī)材料，其熱導(dǎo)率是有史以來最低的。這一發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新的熱電材料鋪平了道路，這對可持續(xù)發(fā)展的社會至關(guān)重要�！犊茖W(xué)》雜志報(bào)道，這一發(fā)現(xiàn)代表了通過材料設(shè)計(jì)在原子尺度上控制熱流方面的一個(gè)突破。它為能源管理提供了基本的新見解。新的認(rèn)識將加速開發(fā)新的材料，用于將廢熱轉(zhuǎn)化為動力和有效利用燃料。 bg 7b!t1F  
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由該大學(xué)化學(xué)系和材料創(chuàng)新工廠的Matt Rosseinsky教授和該大學(xué)物理系和斯蒂芬森可再生能源研究所的Jon Alaria博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組設(shè)計(jì)并合成了這種新材料，使其結(jié)合了兩種不同的原子排列方式，而這兩種原子都被發(fā)現(xiàn)可以減慢熱量在固體結(jié)構(gòu)中的移動速度。 5a_K|(~3I  
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他們通過測量和模擬兩種不同結(jié)構(gòu)的熱導(dǎo)率，確定了這兩種排列方式中每一種都能減少熱量傳輸?shù)臋C(jī)制，其中每一種都包含所需的排列方式之一。 VoP(!.Ua>7  
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在一種材料中結(jié)合這些機(jī)制是很困難的，因?yàn)檠芯咳藛T必須準(zhǔn)確控制原子在其中的排列方式。直觀地說，科學(xué)家們期望得到兩個(gè)組成部分的物理特性的平均值。通過在這些不同的原子排列之間選擇有利的化學(xué)界面，研究小組通過實(shí)驗(yàn)合成了一種將兩者結(jié)合起來的材料（在圖片中表示為黃色和藍(lán)色的板塊）。 9$Hgh7'hvs  
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這種具有兩種組合排列的新材料的導(dǎo)熱性比只有一種排列的母體材料低得多。這個(gè)意想不到的結(jié)果顯示了結(jié)構(gòu)中原子位置的化學(xué)控制的協(xié)同效應(yīng)，也是整個(gè)結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)于兩個(gè)單獨(dú)部分的原因。 jPbL3"0A&  
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如果我們把鋼的熱導(dǎo)率看作1，那么鈦棒是0.1，水和建筑磚是0.01，新材料是0.001，空氣是0.0005。 2>s:wABb /  
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世界上產(chǎn)生的所有能源中約有70%作為熱量被浪費(fèi)掉了。低導(dǎo)熱材料對于減少和利用這種浪費(fèi)至關(guān)重要。開發(fā)新的和更有效的熱電材料，可以將熱量轉(zhuǎn)化為電能，被認(rèn)為是清潔能源的一個(gè)關(guān)鍵來源。 vbA9V<c&  
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Matt Rosseinsky教授說。"我們所發(fā)現(xiàn)的材料在所有無機(jī)固體中具有最低的熱傳導(dǎo)性，而且?guī)缀鹾涂諝獗旧硪粯邮且环N糟糕的熱導(dǎo)體。這一發(fā)現(xiàn)的意義重大，既有利于基礎(chǔ)科學(xué)的理解，也有利于在收集廢熱的熱電設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用，以及作為更高效的燃?xì)廨啓C(jī)的熱障涂層。" &uk?1Z#j  
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Jon Alaria博士說。"這項(xiàng)研究令人振奮的發(fā)現(xiàn)是，利用互補(bǔ)的物理學(xué)概念和適當(dāng)?shù)脑�子學(xué)界面來增強(qiáng)材料的特性是可能的。除了熱傳輸之外，這種策略還可以應(yīng)用于其他重要的基本物理特性，如磁性和超導(dǎo)性，從而實(shí)現(xiàn)更低的能量計(jì)算和更有效的電力傳輸"。 {zg}KiNDZd  
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該研究團(tuán)隊(duì)包括來自利物浦大學(xué)勒沃胡姆功能材料設(shè)計(jì)研究中心、倫敦大學(xué)學(xué)院、ISIS盧瑟福阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室和CRISMAT實(shí)驗(yàn)室的研究人員。