Наиболее теплопроводные металлы: Теплопроводность чистых металлов. Таблица теплопроводности металлов

alexxlab | 18.03.2023 | 0 | Разное

Содержание

Строительные материалы. Основные понятия

В статье упоминается оборудование:

ВП – 5 «ИЛЬЯ МУРОМЕЦ»Электромеханический вибропресс

от 209 400 Р.

Оборудование относится к разделу:

Другое оборудование

ЧАСТЬ 1.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов.

Механические свойства строительных материалов

В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них. Основными строительными материалами в промышленном и гражданском строительстве являются цемент, бетон, кирпич, камень, дерево, известь, песок, черные металлы, стекло, кровельные материалы, пластик и другие.

В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов. Наиболее перспективными энергосберегающими материалами считаются ячеистые бетоны и бетоны на легких заполнителях.

Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.

Источником производства строительных материалов служат природные ресурсы страны, которые в качестве строительных материалов могут использоваться в природном состоянии (камень, песок, древесина) или в виде сырья, перерабатываемого на предприятиях промышленности строительных материалов (полистирол, керамзит).

При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.

Все строительные материалы имеют ряд общих свойств, но качественные показатели этих свойств различны.

Физико-механические и механические свойства строительных материалов

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым — гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие. Технические требования на строительные материалы приведены в Строительных нормах и правилах (СНиП).

Истинной плотностью, p_uназывается масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Вычисляется она по формуле:

p

_u=m/V_a

где m — масса материала, V_a — объем материала в плотном состоянии.

Истинная плотность каждого материала — постоянная физическая характеристика, которая не может быть изменена без изменения его химического состава или молекулярной структуры.

Истинная плотность гранита 2,9 г/см³, стали – 7,85 г/см³, древесины – в среднем 1,6 г/см³. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение. Чаще пользуются другой характеристикой – средней плотностью.

Средней плотностью, p_c называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило, меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Среднюю плотность вычисляют по формуле:

Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м³ до 1200 кг/м³ (ГОСТ 25485 — 89), а полистиролбетона от 150 кг/м³ до 600 кг/м³ (ГОСТ Р 51263 — 99). Изделия (блоки) из этих строительных материалов легки в обращении (штабелировании, транспортировке, кладке).

p

_c=m/V_e

где m — масса материала, V_e — объем материала.

Среднюю плотность сыпучих материалов — щебня, гравия, песка, цемента и др. — называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.

Эту характеристику необходимо знать при расчетах прочности конструкций с учетом их собственного веса, а также для выбора транспортных средств при перевозках строительных материалов.

Относительная плотность, d – отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4^оС, имеющая плотность 1000 кг/м³.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Пористость вычисляется по формуле

Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Это связано с тем, что воздух имеет наименьшую теплопроводность.

П=(1 – p

_c/p_u)*100

где p_c, p_u — средняя и истинная плотности материала.

Пористость строительных материалов колеблется в широких пределах, начиная от 0 (сталь, стекло) до 95% (пенобетон).

Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость). Истинная, средняя плотности и пористость материалов — взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов. Примерные значения их для наиболее распространенных материалов приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Наименование	Плотность, кг/м³		Пористость, %	Теплопроводность, Вт / (м * ^оС)
Наименование	истинная	средняя	Пористость, %	Теплопроводность, Вт / (м * ^оС)
Гранит	2700	2500	7,4	2,8
Вулканический туф	2700	1400	52	0,5
Керамический кирпич
– обыкновенный	2650	1800	32	0,8
– пустотелый	2650	1300	51	0,55
Тяжелый бетон	2600	2400	10	1,16
Пенобетон	2600	700	85	0,18
Полистиролбетон	2100	400	91	0,1
Сосна	1530	500	67	0,17
Пенополистирол	1050	40	96	0,03

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. Оно определяется как разность весов образца материала в насыщенном водой и сухом состояниях и выражается в процентах от веса сухого материала (водопоглощение по массе) или от объема образца (водопоглащение по объему).

Водопоглощение определяют по следующим формулам:

Ячеистые бетоны (пенобетон, газобетон), как и бетоны на легких заполнителях (полистиролбетон, керамзитобетон) обладают невысокими показателями водопоглощения 6 — 8 %.

W

_M=(m_в– m_c)/m_c и W_o=(m_в– m_c)/V

где m_в — масса образца, насыщенного водой, m_c — масса образца, высушенного до постоянной массы, V — объем образца.

Между водопоглощением по массе и объему существует следующая зависимость:

W

_o=W_M*p_c

Водопоглощение всегда меньше пористости, так как поры не полностью заполняются водой.

В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. п.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала. Влажность вычисляется по формуле:

W=(m

_вл– m_c)/m_c*100

где, m_вл, m_с— масса влажного и сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. С водопроницаемостью сталкиваются при возведении гидротехнических сооружений, резервуаров для воды.

Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость — способность материала не пропускать воду под давлением. Очень плотные материалы (сталь, битум, стекло) водонепроницаемы.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.

Морозостойкость материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой.

Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25%.

Морозостойкость имеет большое значение для стеновых материалов, которые подвергаются попеременному воздействию положительной и отрицательной температуры, и измеряется в циклах замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал.

Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности.

Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий. Наиболее теплопроводными материалами являются металлы.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*^оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*^оС), т.е. превышает его в 25 раз. Коэффициенты теплопроводности отдельных материалов приведены в таблице 1.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. По степени возгораемости строительные материалы делятся на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Ячеистые бетоны не горючие материалы.

Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся каменные материалы (бетон, кирпич, гранит) и металлы.

Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. При удалении источника огня эти процессы прекращаются.

Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня. Такие свойства имеют все незащищенные органические материалы (лесоматериалы, камыш, битумные материалы, войлок и другие).

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580

оС и выше, тугоплавкие — 1350 — 1580^оС, легкоплавкие — менее 1350^оС.

Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. п.).

Механические свойства строительных материалов

К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др.

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности

или напряжением при разрушении образца. При сжатии это напряжение определяется делением разрушающей силы на первоначальную площадь образца.

Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Они определяются испытанием стандартных образцов на испытательных машинах.

Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м³ соответствует классу прочности В2. Ячеистый бетон плотностью 700 кг/м³ соответствует классу В2,5.

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки. И только в отдельных конструкциях учитывается прочность на растяжение или на растяжение при изгибе.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В зависимости от времени нагружения конструкций прочность бетона может назначаться и в другом возрасте, например 3; 7; 60; 90; 180 суток.

В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: B_b1 — B_b60, с шагом значений 0,5. Маркой называется нормируемое значение средней прочности бетона в кгс/см² (МПа*10).

При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях — марку. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона по прочности на сжатие приведены в таблице 2.

Таблица 2.
Класс	B_b, МПа	Марка	Класс	B_b, МПа	Марка
B_b3,5	4,5	M_b50	B_b30	39,2	M_b400
B_b5	6,5	M_b75	B_b35	45,7	M_b450
B_b7,5	9,8	M_b100	B_b40	52,4	M_b500
B_b10	13	M_b150	B_b45	58,9	M_b600
B_b12,5	16,5	M_b150	B_b50	65,4	M_b700
B_b15	19,6	M_b200	B_b55	72	M_b700
B_b20	26,2	M_b250	B_b60	78,6	M_b800
B_b25	32,7	M_b300

На прочность бетона влияет ряд факторов: активность цемента, содержание цемента, отношение воды к цементу по массе (В/Ц), качество заполнителей, качество перемешивания и степень уплотнения, возраст и условия твердения бетона, повторное вибрирование.

Истираемость — способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий. Эта характеристика учитывается при назначении материалов для пола, лестничных ступеней и площадок дорог.

перейти к второй части

Авторы статей «Строительная Лоция» сотрудники МП «ТЕХПРИБОР»
Векслер М.В.
Липилин А.Б.

С использованием материалов

Основы строительного дела.
Е.В. Платонов, Б.Ф. Драченко
ГОССТРОЙИЗДАТ УССР, Киев 1963.

Теплопроводные жидкости 3M™ Novec™ и Fluorinert™

Теплопроводные жидкости 3M™ Novec™ и Fluorinert™ Безопасные негорючие теплоносители и хладагенты 3M™ Novec™ и Fluorinert™

Технические моющие жидкости 3M™ Novec™ для прецизионной мойки деталей

Жидкости на основе гидрофторэфиров (HFE) 3M™ Novec™ это экологически- и пожаробезопасная ветвь развития растворителей. Обладают неоспоримыми преимуществами в области прецизионной отмывки высокоточных изделий в области микроэлектроники, оптики, микромеханики, авиакосмическом приборостроении и медицине.

Благодаря химической стабильности и несмешиваемости с водой, жидкости Novec от концерна 3M могут стать достойной альтернативой финишной мойке в гидрофторуглеродах (хладоны, фреоны), и хлорорганических растворителях (перхлорэтилен, трихлорэтилен) и многостадийной отмывке в ультразвуковых ваннах с применением водорастворимых моющих средств.

НАЖМИТЕ преимущества перехода на 3M™ Novec™

Безопасность с 3M™ Novec™

Растворители Novec не опаснее для человека, чем бытовое моющее средство Fairy. Относится к малоопасным веществам. Самый низкий класс опасности IV для химических моющих средств.

Огнезащита с 3M™ Novec™

Растворитель Novec не горючий, и может применяться в обычных ультразвуковых ваннах, Novec используется в современных системах для пожаротушения

Экологичность 3M™ Novec™

Novec не разрушает озоновый слой и безопасен для окружающей среды.

Эффективность 3M™ Novec™

Обезжиривающая способность Novec зависит от ко-сольвентов, поэтому его можно использовать для борьбы с любыми жировыми загрязнениями, независимо от их сложности

Проникающая способность 3M™ Novec™

Благодаря низкому поверхностному натяжению, под действием ультразвука, Novec проникает в отверстия любого размера, и может служить альтернативой вакуумному методу мойки.

Простота использования 3M™ Novec™

Novec не требует промывки после применения, он испаряется с поверхности деталей без остатка, оставляя абсолютно чистую обезжиренную поверхность.

Компактность оборудования для 3M™ Novec™

Моечные машины на Novec занимают минимум полезного пространства благодаря компактности оборудования для его применения.

Экономия с 3M™ Novec™

Пары Novec тяжелее воздуха, поэтому его расход существенно ниже чем хладонов

Оборудование для работы с Novec дешевле аналогичных моечных машин для финишной прецизионной мойки.

Совместимость 3M™ Novec™ с материалами

Novec совместим с большинством металлов, сплавов, пластиков и другими материалами.

Нулевая электропроводность 3M™ Novec™

Благодаря нулевой электропроводности может применяться для отмывки различных загрязнений в микроэлектронике

Химическая стабильность 3M™ Novec™

Novec не теряет своих свойств при смешивании с другими веществами, не окисляется и восстанавливается методом простой дистилляции.

Легкость фильтрации 3M™ Novec™

Благодаря стабильности и несмешиваемости с водой, растворитель просто отделять от воды попадаемой в него с деталями, а благодаря негорючести, можно использовать электрические насосы для в фильтрации от механических примесей

Отмывка загрязнений легкой степени

Чистые инженерные жидкости 3M™ Novec™ могут быть использованы без добавок для удаления лёгких углеводородов и силиконовых масел. В качестве высокофторированных компонентов жидкости 3M™ Novec™ идеально подходят для очистки галогенизированных масел и смазок. Такие растворители эффективны при удалении твердых частиц с компонентов и готовых узлов. Также, при необходимости, жидкость Novec® 71IPA (азеотропная смесь выделенного гидрофторэфира и изопропилового спирта) обладает большей растворяющей способностью, сохраняя превосходную совместимость с материалами.

Жидкости Novec® чаще всего применяют в оборудовании для парового обезжиривания, либо специализированных очистных машинах с ультразвуком. Их способность проникать в узкие зазоры сложных элементов позволяет производить тщательную очистку точных деталей.

Сочетание факторов, в том числе плотности, поверхностного натяжения и вязкости, является ключевым при таком проникновении, и способствует повышению очищающей способности жидкостей Novec® 7100 и 7200. Небольшая теплота испарения таких жидкостей обеспечивает быструю сушку после очистки.

Очистка от загрязнений средней и тяжелой степени

Компания 3M разработала продукты, эффективно очищающие загрязнения средней и тяжелой степени. Такие продукты
– азеотропы или смеси азеотропов – обладают большей растворимостью, чем чистые инженерные жидкости
Novec® 7100 или 7200, и применяются для очистки загрязнений, начиная от углеводородных и силиконовых масел
до смазок. Повышенная растворимость таких жидкостей означает их способность очищать остатки флюса и легкоплавкий
воск.
Такие продукты представляют собой смесь жидкостей Novec® с одним или несколькими органическими растворителями.
При смешивании такие азеотропы показывают желаемые физические свойства для очистки точных приборов
и электронных устройств, с достаточно высокой плотностью, низкой вязкостью, низким поверхностным натяжением
и благоприятными экологическими характеристиками.
Их исключительная химическая и термическая стойкость в сочетании с постоянным составом в процессе кипения
делает их идеальными для удаления флюса методом погружения и обезжиривания.

Нанесение защитных покрытий в электронике

Растворители Novec позволяют легко наносить защитное гидрофобные и олеофобное покрытие на печатные платы и электронные компоненты с прекрасной проникающей способностью и высокой степенью прочности. Благодаря низкому поверхностному натяжению защитное покрытие Novec® 1700 обеспечивает прекрасную смачивающую способность проникая в труднодоступные места печатной платы, в том числе под низкопрофильные SMD компоненты. Основа покрытия испаряется без остатка, оставляя на поверхности изделия пленку толщиной до 0.1мкм. Защитное покрытие обеспечивает эффективную и долгосрочную защиту изделия от воздействия окружающей среды при температуре до 175ºС. При ремонте изделия применяют растворители Novec® 7100 или 7200, которые эффективно растворяют полимерную пленку.

Моечная способность		Инженерные жидкости 3M™ Novec™
		Легкие загрязнения			Средние загрязнения			Сильные загрязнения
		7100 / 7100DL	7200 / 7200DL	71IPA	72FL	71DE	71DA	72DE	72DA	73DE
Заменяет	Хлорфторуглерод (CFC)	•	•	•	•	•	•	•	•	•
	Гидрохлорфторуглерод, хладоны, фреоны (HCFC)	•	•	•	•	•	•	•	•	•
	Гидрофторуглероды (HFC)	•	•	•	•	•	•	•	•	•
	Перхлорэтилен, Трихлорэтилен (PCE, TCE)					•	•	•	•	•
	n-пропилбромид (nPB)					•	•	•	•	•
	Водорастворимые моющие средства	•	•	•	•	•	•	•	•	•
Ко-сольвентный процесс		•	•	•
Эффективность удаления загрязнений	Жидкие масла	•	•	•	•	•	•	•	•	•
	Средние масла				•	•	•	•	•	•
	Фторполимерные смазки	•	•	•	•	•	•
	Свободные механические частицы, пыль	•	•	•
	Ионные загрязнения (флюсы, соли, остатки ПАВ и т. п.)			•			•		•
	Густые смазки					•	•	•	•	•
	Фторсодержащие смазки	•	•	•	•	•	•
	Силиконовые смазки					•	•	•	•	•
	Фторсиликоновые смазки					•	•	•	•
	Флюс						•		•	•
	Воск					•		•	•	•
Растворимость	Фторуглероды	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Средняя	Средняя	Низкая	Низкая	Низкая
	Углеводороды	Средняя	Средняя	Средняя	Средняя	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
	Силиконы	Низкая	Низкая	Средняя	Средняя	Средняя	Средняя	Высокая	Высокая	Высокая
Совместимость с материалами	Пластики	Высокая	Высокая	Высокая	Требуются испытания	Требуются испытания	Требуются испытания	Требуются испытания	Требуются испытания	Требуются испытания
	Акрил	Высокая	Высокая	Высокая	Средняя	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
	Высокая	Высокая	Высокая	Средняя	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет
	Химически стойкий пластик (нейлон, PTFE, епоксидная смола, PEEK)	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
	Силиконы	Средняя	Средняя	Средняя	Средняя	Низкая	Низкая	Низкая	Низкая	Низкая
	Керамика	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
	Металлы	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая	Высокая
Метод применения	Паровое обезжиривание	•	•	•		•	•	•	•	•
	Погружные методы / ультразвук	•	•	•	•	•	•	•	•	•
	Ручная мойка	•	•	•	•	•	•	•	•	•
	Газовые баллончики	•	•	•	•	•	•	•	•	•

Хотите узнать подробнее и провести

бесплатные испытания в нашей лаборатории?

Свяжитесь с нами 8-800-500-66-76 (звонок по России бесплатный)

Есть металл, который проводит электричество, но не тепло

Футуризм

11. 21. 17 от Kyree Leary

/Hard Science

VO2 можно использовать для изготовления новых оконных покрытий, улучшающих использование энергии в зданиях.

/ Твердые науки/ Проводник/ Металлы/ Двуокись ванадия

11. 21. 17 by Kyree Leary

Двуокись ванадия

которые являются хорошими проводниками электричества, являются также хорошими проводниками тепла. Этот закон, по сути, объясняет, почему такие вещи, как моторы и смартфоны, нагреваются, когда они используются в течение длительного периода времени.

Однако был обнаружен один металл, нарушающий это правило. Известный как металлический диоксид ванадия (VO2), он, по-видимому, способен проводить электричество без сопутствующего тепла. VO2 уже является уникальным металлом — он может переключаться между изолятором и проводником при нагревании до 67 градусов по Цельсию (152 градуса по Фаренгейту) — но его отклонение от закона Видемана-Франца означает, что он может быть идеальным для более широкого спектра применений. для которых другие металлы не подходят.

Исследование, которое привело к разоблачению VO2, было проведено группой ученых из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (Berkeley Lab) и Калифорнийского университета в Беркли еще в январе. Исследователи были одновременно удивлены и взволнованы, увидев уникальные возможности этого материала.

«Это было совершенно неожиданное открытие», — сказал ведущий исследователь и физик Цзюньцяо Ву из отдела материаловедения лаборатории Беркли. «Это демонстрирует резкое нарушение закона учебника, который, как известно, является надежным для обычных проводников. Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания основного электронного поведения новых проводников».

Дальнейший анализ

Ву и его команда обратились к сотруднику Окриджской национальной лаборатории и профессору Университета Дьюка Оливье Делару, чтобы узнать больше о VO2. Используя моделирование и эксперименты по рассеянию рентгеновских лучей, их совместные усилия позволили им наблюдать кристаллическую решетку материала, известную как фононы, и то, как движутся ее электроны. Затем диоксид ванадия показал команде, что теплопроводность, приписываемая электронам, в десять раз меньше, чем предполагал закон Видемана-Франца. Кроме того, электроны двигались подобно жидкости.

«Электроны двигались в унисон друг с другом, как жидкость, а не как отдельные частицы, как в обычных металлах», — объяснил Ву. «Для электронов тепло — это случайное движение. Обычные металлы эффективно переносят тепло, потому что существует так много различных возможных микроскопических конфигураций, между которыми могут прыгать отдельные электроны». перенос, поскольку для электронов доступно меньше конфигураций, между которыми они могут случайным образом прыгать».

На этом сюрпризы не закончились. Затем команда обнаружила, что количество электричества и тепла, которое может проводить VO2, можно регулировать при введении других материалов. Добавление металлического вольфрама, например, одновременно снижает температуру, при которой VO2 становится металлическим, и делает его лучшим проводником тепла.

«Этот материал можно использовать для стабилизации температуры», — сказал Фань Янг, научный сотрудник лаборатории молекулярной литейной лаборатории Беркли и соавтор исследования. Далее Ян объяснил, что потребуется дополнительная работа и исследования, прежде чем диоксид ванадия можно будет коммерциализировать и использовать в общедоступных продуктах.

Тем не менее, команда отмечает, что VO2 можно использовать для удаления или, по крайней мере, снижения тепла в двигателях или для создания оконного покрытия, которое «улучшает эффективное использование энергии в зданиях». Представьте, что вы можете охладить комнату без использования кондиционеров или стационарных вентиляторов или сохранить тепло внутри здания зимой.

Конечно, только время покажет, справится ли диоксид ванадия с поставленной задачей. Независимо от результата, интересно узнать, как такие характеристики существуют в ничего не подозревающих материалах.

Поделиться этой статьей

Серебро – лучший теплопроводный элемент, создающий комфорт!

20 января 20 января 2021 г.

Рэнди Митчелл (VTech)2021-01-20T10:53:27-04:00

От Рэнди Митчелл (VTech) Проводящий текстиль, проводящие нити и нити, средства индивидуальной защиты, умная одежда 1 Комментарий

Серебро – лучший теплопроводный элемент, создающий комфорт! Теплопроводность серебра обеспечивает большое преимущество тканей, изготовленных из пряжи и тканей, содержащих серебро. Это свойство измеряется в ваттах на метр на градус Кельвина, Вт/M°K. Высокая теплопроводность серебра обусловлена его электронной конфигурацией! Электроны серебра «слабо удерживаются» из-за низкого заряда ядра. Это позволяет им двигаться более легко, что приводит к эффективной передаче энергии. Передаваемая энергия представляет собой энергию в виде тепла.

Чем проще молекулярная структура, тем лучше теплопроводность. Лучшим теплопроводным материалом является алмаз с рекуррентной структурой атомов углерода, который по строению еще проще, чем серебро. Серебро стоит особняком в верхней части списка теплопроводных элементов, уступая по этому свойству только Меди и Золоту. Проблема с медью и золотом заключается в высокой стоимости этих металлов по сравнению с более низкой стоимостью серебра, если рассматривать вещи с точки зрения стоимости материалов.

Одна из замечательных особенностей одежды, изготовленной из теплопроводных серебряных нитей, тканей и нитей, заключается в устранении горячих точек и холодных точек в этой одежде. Высокая теплопроводность серебра «выравнивает» температуру этих мест, проводя тепло от горячих точек по поверхности одежды, создавая равномерно сбалансированную температуру одежды, давая владельцу ощущение общего благополучия. Представьте себе комфорт использования простыней, одеял и стеганых одеял, сделанных из этих металлизированных тканей, которые делают сон или отдых в них очень комфортными и уютными! Для творчества DIY ( D o I t Y сами), эти великолепные ткани и пряжа доступны для покупки на том же сайте, что и готовая продукция!

Еще одно большое преимущество серебра как лучшего теплопроводящего элемента, создающего комфорт, лежит в области «умной одежды».