普渡大学的工程师开发了一种热开关概念验证,使用可压缩的石墨烯泡沫来缓和电子产品的热量,包括电动汽车和智能手机。
使用锂离子电池的设备容易受到极热和极冷的影响,在这种情况下可能会出现故障和性能不佳。
普渡大学的研究人员周五在《自然通讯》杂志上报告了他们的工作中国机械网okmao.com。
在他们的实验中,他们在加热器和散热器之间放置了一块 1.2 毫米厚的石墨烯泡沫,然后使用红外显微镜测量温度和热流。当他们将泡沫完全压缩到 0.2 毫米时,热导率飙升了八倍。
他们在一个特殊的 Flex 实验室中得到了类似的结果。
研究表明,从电子设备传导出的热量可以完全可调,以提高性能和能源效率。
Purdue 的技术商业化办公室已经提交了基于热开关能力的专利申请。该团队开发了一种基于可压缩复合泡沫的连续可调热开关。研究人员在该杂志上说:“这种热装置有望在电池热管理、空间调节、车辆热舒适性和热能储存中动态控制工作温度。” 它可用于手机、电动汽车电池、航天器和生物医学设备。
普渡大学机械工程师阮秀琳教授和那里的副教授 Amy Marconnet 监督了博士后研究员 Tingting Du 和硕士生 Zixin Xiong 和 Luis Delgado 的解决方案。阮在普渡大学的一份声明中说:“我们的目标是使用热开关来保持设备在不同环境中有效运行并提高其整体能源效率。” 他指出,大多数现有的电子设备都使用被动热管理(例如传导或对流)来转移多余的热量,这是不可调节或可调的,并且在寒冷中不起作用。
研究人员将开孔石墨烯泡沫复合材料描述为类似于可变电阻器。与仅具有关闭和开启状态的传统热开关不同,泡沫的部分压缩提供了获得中等电导量的途径。
石墨烯泡沫是市售的,由以特定图案沉积的纳米级碳颗粒构成,中间有空隙。未压缩时,它充当绝缘体,气穴将热量保持在原位。压缩时,空气会逸出,更多的热量通过泡沫传导出去。根据泡沫的压缩程度,可以控制传热量。
