暖通行业的“黑”科技(一)四川山金电器机电设备有限公司

发表时间:2019-08-22 08:57

**台纳米制冷装置:三原子制冷机

据报道,新加坡大学的研究人员开发了一种只有三个原子大小的冰箱。

研究人员以前建造过微型“热机”,但量子冰箱只有文本形式,直到新加坡国立大学量子技术中心的一个团队使用原子来冷却它们。

作者之一,斯蒂芬妮·姆利赫特说:“我们的设备是**个实现纳米级吸收制冷循环的设备。”

为了研制一种三原子大小的吸收式制冷机,研究人员在真空抽运的金属室中固定了三个镱原子,并从每个原子中取出一个电子,使它们都带正电荷。

在电场作用下,带电离子可以保持在正确的位置。研究人员利用激光将离子推进到**能量的运动状态。因此,离子几乎完全悬浮并成直线排列。

另一束激光会增加一些热量,导致这些离子以三种模式运动:轴向和径向。通过调节运动频率,研究人员设定了制冷条件。

在**温度下,它可以达到**零度的40mk。每轮离子制备和计数声子需要70毫秒,冷却时间约为1毫秒。这个过程已经重复了数千次。

电子冷却新突破:普通LED光制冷

美国的研究人员已经开发了利用普通LED光进行光子冷却的一种新方法。他们实现了约6W/m2的冷却通量,但科学家们认为,纳米光子表面的未来发展可以将其提升至少2个数量级,使得该技术有望成为冷却电子设备的备选。

在光子冷却中,物质吸收低能光子,然后释放高能光子,由此损失能量。这种方式是否成功主要基于相干单频激光器的精度,如果利用普通LED光可能不会成功,原因在于LED的光谱频率更宽。相反,LED只会加热了材料。

近年来,美国斯坦福大学的科学家们设想普通LED光可以用于冷却物质。更重要的是,未来某天,这种冷却技术可以与目前广泛应用的热电技术相媲美。美国密歇根大学的朱林霄(音)和同事们已经发明利用普通LED光的冷却系统。

负荧光

研究人员利用了一种称为“负荧光”的现象。当LED与一个反向电偏置相连接,导致其释放的热量低于无电偏置时。密歇根大学物理学家Pramod Reddy表示:“从某种意义看,反向偏置LED辐射的光子可以在更低温度下。”这种影响对其本身来说是微不足道的,但如果LED和需要冷却的物体之间距离缩小到纳米级,热传递就被大大加强了。实际上,**研究显示,这种情况下,热传递可能大大超过黑体辐射极限。这是光子从一个物体穿越至另一物体的结果。

测量该热流需要将一个LED灯与热量计保持一个纳米距离,这是件难事。利用普通LED达成足够小的间距是不可能的,由此研究团队必须开发一种定制的纳米级设备。

光子通道

研究人员在一个高度真空和超低振动的实验装置中进行了测试。当LED和测试设备之间的距离降低到55nm时,他们观察到热量计的光学检测信号发生了巨大的跳跃。也就是说,在那一点,光子隧道发生了效果。然后,让二极管偏置在零和反转之间振荡,研究团队采用多次间隔平均测量,对热量进行**地研究。他们发现,热量计的确被LED光冷却了。

研究团队坚持不懈地进行研究,探索这种冷却方式的本质。研究人员希望通过适当的二极管,可以达到理论预测的约1000W/m2冷流。按照这种效率,新方法可与热电材料的冷却技术相媲美。未来,这种方法可以用于电子设备,如芯片冷却。

该论文全文刊登在《自然》杂志。

利用“人造肌肉”发展未来空调

德国萨兰大学的研究小组开发了一个加热/冷却系统的原型。通过控制Niti合金线束的压力和减压,空气可以以热泵效率的两倍或空调效率的三倍进行加热/冷却。由于工艺中不需要制冷剂,因此不会影响环境。

有些金属合金具有特殊的性能,称为“形状记忆”。变形后,在一定条件下可恢复原状。镍钛合金是一种记忆合金。当金属弯曲时会吸收大量的热量,当状态足以恢复其正常形状时会释放热量。这两种金属之间的温差可以高达20摄氏度。

该小组利用镍钛合金的特性设计了加热/冷却系统。系统的概念非常简单。镍钛合金线束放置在一个同心圆柱内。通过巧妙的设计,线束在经过一侧时弯曲,吸收空气中的热量并储存起来。当旋转到另一侧时,周围条件允许线束返回其原始状态并将热量“传递”到另一侧。

空气吹过两侧的合金线束,一侧加热,另一侧冷却,使设备作为热泵或空调工作。

目前,研究小组正在对该装置进行测试,以找出线束中捆绑的合金线的**负载、速度和数量,从而在给定能量下产生**温差。预计系统的冷/热功率比系统运行所需的机械功率高出近30倍,新系统的效率是同类热泵的两倍,是空调的三倍。塞莱克(Stefan Seelecke)表示,这项新技术不使用液体或蒸汽作为其传热机制。空调系统中的空气无需中间换热器即可直接冷却,人们不需要使用无泄漏高压管,因此不会对气候造成危害。

当然,倒循环空调的使用寿命还有待观察,但这似乎是一项令人兴奋的技术。除了降低加热/冷却过程中的能耗外,没有制冷剂也意味着它不会损害气候,确保室内环境舒适性,实现环境保护。目标。