Избыточное тепло, выделяемое электронными или механическими устройствами, является признаком или причиной неэффективной работы. Во многих случаях встроенные датчики для контроля теплового потока могут помочь инженерам изменить поведение или конструкцию устройств для повышения их эффективности. Впервые исследователи, используя новое термоэлектрическое явление, создали тонкий датчик, способный визуализировать тепловой поток в режиме реального времени. Этот датчик может быть встроен глубоко в устройства, где другие виды датчиков нецелесообразны. Кроме того, он быстро, дешево и легко изготавливается по хорошо известным методикам. Согласно закону сохранения энергии, энергия никогда не создается и не уничтожается, а лишь меняет свою форму в зависимости от взаимодействия между взаимодействующими объектами. Вся энергия в конечном итоге превращается в тепло. Для нас это может быть полезно, например, когда мы хотим обогреть дом зимой, или вредно, когда мы хотим Вдохновившись этой проблемой, доцент Томоя Хиго и профессор Сатору Накацудзи с кафедры физики Токийского университета и их команда, в которую входило и корпоративное партнерство, задались целью найти ее решение.
Группа исследовала, как ведет себя датчик теплового потока, состоящий из специальных магнитных материалов и электродов, при наличии сложной структуры теплового потока. Магнитный материал на основе железа и галлия демонстрирует явление, известное как аномальный эффект Нернста (ANE), при котором тепловая энергия необычным образом преобразуется в электрический сигнал. Однако это не единственный магнитный эффект, позволяющий превращать тепло в энергию. Существует также эффект Зеебека, который действительно может создавать большую электрическую мощность, но он требует больших объемов материала, а сами материалы хрупкие и с ними трудно работать. С другой стороны, ANE позволил команде создать свое устройство на невероятно тонком и податливом листе пластика.
Команда разработала схемы особым образом, чтобы увеличить ANE и одновременно подавить эффект Зеебека, поскольку он мешает потенциалу ANE по сбору данных. Предыдущие попытки сделать это не увенчались успехом, и их можно было легко масштабировать и коммерциализировать, поэтому данный датчик является первым в своем роде.
Результаты опубликованы в издании Advanced Materials. 24.07.2023 |
Хайтек
Scientific Reports: Создан ультразвуковой настраиваемый ЖК-рассеиватель света | |
Свет необходим для жизни. С момента ... |
APL Materials: Открыт метод лазерной печати для создания запоминающих устройств | |
Цифровые технологии не заменяют печатные.... |
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче | |
Исследователи из университета МИСИС усове... |
Учёные МИСИС и ИФХЭ РАН разработали быстрый и дешёвый метод получения вольфрама | |
Учёные из Университета МИСИС и Инсти... |
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев | |
Мягкие реабилитационные перчатки помогают паци... |
Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание | |
При выборе материала для инфраструктурных... |
Учёные одновременно картировали температуру и поток в конвективных микропотоках | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ | |
Образовательное пространство Технологическое м... |
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния | |
Физики из Osaka Metropolitan University в... |
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов | |
Эксперименты показали, что мюоны можно ис... |
Опровергнута гипотеза о причине изменения формы сплавов при намагничивании | |
Учёные из Объединённого института ядерных... |
Ученые совершили рывок в локализации электролиза воды с анионообменной мембраной | |
Исследовательская группа под руководством... |
Исследование кристаллографов СПбГУ приведет к созданию более прочной керамики | |
Исследователи из Санкт-Петербургского уни... |
Квантовая томография выходит на новый уровень благодаря российским физикам | |
Учёные из Университета МИСИС и Росси... |
Ученые повысили рабочие характеристики изделий из никелевых суперсплавов | |
В МИСИС представили улучшенную технологию защи... |
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм | |
Магнитные материалы традиционно классифицируют... |
Light Sci Appl: Фотонный фонарь, напечатанный в 3D, открывает новые возможности | |
Оптические волны, распространяющиеся по в... |
Nature Materials: Ученые разработали рентген, позволяющий заглянуть в кристалл | |
Группа исследователей из Нью-Йоркского ун... |
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу | |
Сильно взаимодействующие системы играют важную... |
Неоднородная мягкость тел позволяет создавать более мягкие аморфные материалы | |
Ученые из Токийского столичного университ... |
Созданы чернила для 3D-печати гибких устройств без механических соединений | |
Для инженеров, работающих над мягкой робо... |
Инструмент прогнозирования ускорит исследования в области сверхпроводников | |
Функциональность многих современных передовых ... |
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом | |
С помощью большой языковой модели инженеры Мас... |
В двумерных сверхпроводниках открыта незаметная квантовая критическая точка | |
Слабые флуктуации в сверхпроводимости, яв... |
Роняйте на здоровье. Разработан материал для электроники с адаптивной прочностью | |
Неприятности случаются каждый день, и есл... |
2-фотонная фотоэмиссионная спектроскопия помогла понять поведение электронов | |
Органическая электроника — область,... |
Печатный полимер позволяет изучить хиральность и спины при комнатной температуре | |
Печатаемый органический полимер, который при&n... |
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах | |
Исследовательская группа, работающая в UN... |
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе | |
Исследователи из Стэнфорда приблизились к... |
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий | |
Когда речь заходит о сверхпроводящих куби... |