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科学家们发现了一种新的无机材料,它的导热率是有史以来最低的

一项新的研究揭示了一种迄今为止导热系数最低的无机材料

由利物浦大学领导的研究发现了一种新的无机材料,它的导热系数是迄今为止最低的。这项研究距离发现新的热电材料又近了一步,这种材料对可持续发展的社会意义重大。

据《科学杂志》报道,这一发现是通过材料设计实现的在原子尺度上调节热流的一个量子飞跃。因此,它提供了一个全面的能源管理的观点。此外,它还将加速热转化为动力的新材料的扩展。

该研究小组由该大学化学系和材料创新工厂的Matt Rosseinsky教授和该大学物理系和斯蒂芬森可再生能源研究所的Jon Alaria博士领导,他们创造了这种新材料,使两种共享的原子排列减缓了通过固体结构的热量传播速度。

研究人员通过测量两种不同结构的热导率确定了这两种结构中减少热量的机制,其中一种结构包含所需的排列。

这些机制很难在单一材料中结合起来,因为原子的排列必须密切监测。在研究过程中,期望得到两个组分的中等物理性能。通过这些不同原子排列之间的适当的化学界面,研究小组通过经验将一种材料融合在了下面图中黄色和蓝色的平板上。

这种新材料的特点是比单一排列的母材料更低的热导率。结果表明,整体结构的性能优于两个不同的部分。

假设钢的导热系数为1,那么一根钛棒的导热系数为0.1,水和建筑砖的导热系数为0.01,新材料的导热系数为0.001,空气导热系数为0.0005。

全世界生产的所有能源中有近70%被当作热能浪费掉了。因此,低导热材料在减少废物方面发挥着关键作用,被认为是清洁能源的来源。

马特·罗森斯基教授说:“我们发现的这种材料的导热系数是所有无机固体中最低的,几乎和空气本身一样导热。”这一发现的意义是重大的,无论是对基础科学理解,还是对收集废热的热电器件的实际应用,以及作为更高效燃气轮机的热障涂层。”

Jon Alaria博士说:“这项研究令人兴奋的发现是,利用互补物理概念和适当的原子界面可以增强材料的特性。”除了热传输,这种策略还可以应用于其他重要的基本物理特性,如磁性和超导性,从而降低能量计算,提高电力传输效率。”