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硅片打破了黑体极限 从热量中产生比想象中更多电能

2019年07月11日 22:58 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论 芒果TV年卡三折特惠

节能比以往任何时候都更为重要,如果我们能功地创造出更小、更好、更高效的技术,那么电子产品所浪费的热能就可以好的利用。现在,美国犹他大学机械工程副教授Mathieu Francoeur发现了一种利用近场辐射传热装置从热量中产生比想象中更多电能的方法,他发现了“黑体极限”理论分崩离析的纳米尺度。

黑体极限(1900年由德国物理学家马克斯·普朗克提出)是描述热辐射(热)所能产生的最大能量的理论,但是当物体非常非常接近时,这个定律就失效了,从一个物体到另一个物体的热传递呈指数级增加。简而言之,物体越近,能量传递越好,但是在不让它们实际接触的情况下保持两个物体尽可能接近的机械难度是一个重大挑战。

犹他大学的一个研究小组利用其近场辐射热传递装置进行这方面的挑战。副教授MathieuFrancoeur和他的团队创造了一个小芯片(5×5毫米),由两片硅晶片组成,两片硅晶片之间有一个100纳米的稳定间隙,并保持在真空中。研究小组随后加热一块晶圆,同时冷却另一块晶圆,从而产生了一种热通量,可以用来产生电流。产生电能的热流密度法本身并不是什么新鲜事,但研究小组为保持硅片之间在微观上紧密一致的迟滞而开发的方法却是前所未有。

这个团队看到了这种热传递装置的大量应用。从冷却电脑和手机处理器(改进其操作和功能寿命)到将废热转化为电能以提高电池寿命。该芯片还可用于为物理环境有自己热源的技术(如植入式医疗设备)提供动力。当然,对于像这样的经济技术来说,环境效益是巨大的。

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