拜罗伊特研究人员提高保温用故意的混乱

拜罗伊特研究人员提高保温用故意的混乱

粉末是非常适合保温时,有一个混乱的大小不同的纳米粒子在它。这是发现的一个研究小组在拜罗伊特大学由Markus Retsch教授。科学家们能够确定粉体的热导率受其组成部分的次序和混沌的影响。他们在《先进材料》杂志上发表了他们的发现。

图像描述:粒子堆积的三维模拟。左:严格规则结构的有序胶体晶体。右:通过混合较大的粒子(体积为9%,L =大),命令被销毁。插图:Markus Retsch  

研究的出发点是光子光学晶体,不同种类的昆虫的自然发生。例如,它们负责蝴蝶翅膀色彩斑斓、闪闪发光的样子。这种晶体很容易在实验室中用聚合物纳米粒子复制。它们具有良好的、规则的、稳定的结构。这种有序结构的作用是使热量很难流过晶体。导热系数低。

拜罗伊特的研究人员已经发现的材料可以从这样的纳米粒子具有导热系数低得多,甚至产生。这些材料是粉末状的混合物:结晶秩序因此被混沌所取代,颜色的愉快相互作用也停止了。当光子晶体内部的每一个粒子被恰好十二个粒子包围在附近时,混合物中直接相邻粒子的数目不一致。因此,热必须采取迂回的路线,使它更难以渗透的混合物。在混沌结构中,从温暖的一面流向冷的一面并不象在有序的晶体中那样容易。

要彻底澄清这些关系,Markus Retsch教授和他的团队结合实验室实验和计算机模拟。这使他们能够详细研究粒子混合物的组成如何影响热量的流动。通过将大量的小颗粒与较少的大颗粒混合而达到最高的绝缘效果。除了混合比之外,这两种颗粒之间的大小差异也起着关键的作用;

“可重复的混乱和描述它通过模拟并不像听起来那么容易,解释说:”Retsch教授对这项研究的挑战。他说:“将实验结果与计算机模拟结果进行比较是可能的,因为我们混合了纳米颗粒,我们可以很好地控制它们的行为。”。这样,拜罗伊特大学的研究人员就能够对无序材料中的热分布有更详细的了解;

这些发现与许多应用有关,特别是在隔热领域。例如,它们有助于改善散装粉末的隔热性能。然而,它们也为技术应用提供了有价值的线索,反过来,它们依赖于快速且高度可控的散热。例如,在工业烧结过程中,粉末中的细小颗粒被熔化。关键是精确地调节熔点处的温度,这是由于改进的耗散。

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