«Большинство электротепловых керамических материалов содержит свинец», сказал Цин Ван, преподаватель материаловедения и разработки. «Мы пытаемся не использовать лидерство. Обычные системы охлаждения используют хладагенты, которые могут быть экологически проблематичными также.
Наше множество нанопровода может охладиться без этих проблем».Электротепловые материалы – наноструктурированные материалы, которые показывают обратимое изменение температуры под прикладным электрическим полем.
Ранее доступные электротепловые материалы были единственными кристаллами, оптовой керамикой или керамическими тонкими пленками, которые могли охладиться, но ограничены, потому что они тверды, хрупки и имеют плохую обрабатываемость. Сегнетоэлектрические полимеры также могут охладиться, но электрическое поле должно было вызвать охлаждение, выше предела безопасности для людей.Ван и его команда посмотрели на создание материала нанопровода, который был гибок, легко произведенный и безвреден для окружающей среды и мог охладиться с электрическим полем, безопасным для человеческого использования.
Такой материал мог бы однажды быть включен в противопожарный механизм, спортивную униформу или другие носимые компьютеры. Они сообщают о своих результатах в недавней проблеме Продвинутых Материалов.Их вертикально выровненное сегнетоэлектрическое множество нанопровода титаната стронция бария может охладить приблизительно 5,5 градусов по Фаренгейту, используя 36 В, уровень электрического поля, безопасный для людей.
500-граммовый батарейный блок о размере IPad мог привести материал в действие в течение приблизительно двух часов.Исследователи выращивают материал на двух этапах. Во-первых, нанопроводы диоксида титана выращены на лакируемом оловянном стекле с покрытием окиси фтора.
Исследователи используют шаблон, таким образом, все нанопроводы становятся перпендикулярными поверхности стекла и той же самой высоте. Тогда исследователи вселяют ионы бария и стронция в нанопроводы диоксида титана.Исследователи применяют нанолист серебра ко множеству, чтобы служить электродом.
Они могут переместить этот лес нанопровода от стеклянного основания до любого основания, которое они хотят – включая одежду ткани – использование клейкой ленты.«Это низкое напряжение достаточно хорошо для скромного осуществления, и материал гибок», сказал Ван. «Теперь мы должны проектировать систему, которая может охладить человека и удалить тепло, выработанное в охлаждении от близлежащего района».
Эта твердотельная личная система охлаждения может однажды стать нормой, потому что это не требует регенерации хладагентов с истончением озонового слоя и потенциалами глобального потепления и могло быть легко и гибко.Также работой над этим проектом был Гуанцзу Чжан, Хоубин Хуан и Ци Ли, постдокторанты в материаловедении и разработке; Сяошань Чжан и Джиэнджун Ван, аспиранты в материаловедении и технический и Длинный-Qing Чен, отличил преподавателя материаловедения и разработки, всех в Государственном университете Пенсильвании.
Национальный научный фонд поддержал эту работу.