智能材料变得更智能

智能材料是如何变得更智能的？这就是科学家们正在发现的。

陆军和海军的科学家已经展示了一种新型的固态相变材料，用于热能储存，其应用和直接影响范围从大规模发电到抑制与高能激光定向能应用相关的热瞬变。

图片说明：本文所描述的R.T.马氏体和R.T.R相NiTi样品（绿星）的优点与转变温度的热能存储图，以及其他固-固相变材料和固液石蜡的值。根据文献中的热导率、密度和潜热值，绿带显示了镍钛基合金的FOM电位范围和转变温度。（美国陆军图形）

“近年来，研究人员和公司试图开发更智能、更高效、更环保的材料和能源系统，”美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室（亦称ARL）首席研究员达林·沙拉尔博士说。他所写的手稿“形状记忆合金提供了超高的热能储存价值”，被选为四月发表在《应用物理学快报》上的特色文章。

有了定向能，下一代系统提供了独特的热管理挑战，因为它们的高热通量和短脉冲持续时间，需要考虑到瞬态负载的热设计，沙拉尔说。Sharar解释说，使用相变材料的建筑正迅速成为首选的热管理解决方案，因为它们能够在最低温度升高的情况下吸收热能，确保定向能系统在规定范围内运行。然而，标准设计要求采用金属散热片结构形式的工程措施，以提供机械支撑，防止液相材料泄漏，提高差相材料的热导率。因此，金属散热片占最先进的定向能相变材料换热器质量的1/2至2/3，仅留下1/3的潜在储能。这给设计带来了很大的限制，阻碍了从实验室环境到现实系统的过渡。

沙拉尔说：“通过形状记忆合金发现的热能储存，在冷却性能方面提供了前所未有的两个数量级的改进，这是由材料的潜热和热导率所决定的。”这为相变材料设计开辟了一个新的范例，通过这种设计，科学家可以消除对大体积/大体积散热片结构的需求，完全用金属形状记忆合金制造出热能储存和传热结构。”

他说，这将增加定向能应用的占空比，同时大大节省尺寸和重量，使小型平台上的定向能资产更具能力、更紧凑。

这篇论文描述了这些具有开创性的成果，发表在著名的多学科期刊《应用物理学快报》上，作为一篇专题文章，并于4月12日在APL横幅上突出地展示了这一成果。涉及这一概念的专利获得了ARL发明评估委员会的批准，正在申请专利。沙拉尔最近通过一个DIRA-ECI奖获得了进一步探索这一研究领域的资金。