Tạo ra vật liệu có thể lập trình, điều khiển nhiệt độ

Vật liệu mới có thể lập trình khả năng điều khiển nhiệt độ, mở ra cuộc cách mạng cho hệ thống năng lượng đến cảm biến hồng ngoại và các thiết bị bộ nhớ.

Trong hầu hết các vật liệu, cách thức hấp thụ nhiệt và cách thức phát xạ nhiệt là không thể tách rời. Nếu một bề mặt hấp thụ nhiệt hiệu quả từ một hướng hoặc bước sóng cụ thể, nó cũng phát xạ nhiệt theo cùng một cách.

Nguyên tắc đã được thiết lập từ lâu này, được gọi là tính tương hỗ, đã khiến các nhà khoa học khó có thể kiểm soát độc lập cách thức năng lượng nhiệt đi vào và đi ra khỏi một vật liệu.

Nhiệt được hấp thụ từ bên phải, làm nóng cấu trúc, sau đó được bức xạ sang bên trái, làm mát cấu trúc. Nguồn: Đại học Metropolitan Osaka

Nhiệt được hấp thụ từ bên phải, làm nóng cấu trúc, sau đó được bức xạ sang bên trái, làm mát cấu trúc. Nguồn: Đại học Metropolitan Osaka

Để khắc phục hạn chế này, một nhóm nghiên cứu quốc tế do GS Koichi Okamoto và TS Shunsuke Murai thuộc Trường Cao học Kỹ thuật Đại học Osaka dẫn đầu đã phát triển một loại thiết bị mới sử dụng vật liệu từ quang.

Các vật liệu này thay đổi cách chúng tương tác với ánh sáng khi tiếp xúc với từ trường, cho phép thay đổi hành vi nhiệt của chúng.

Các nhà nghiên cứu đã kết hợp vật liệu từ quang với vật liệu chuyển pha gọi là GST. Thiết bị tạo ra có thể điều khiển hướng bức xạ nhiệt, bật hoặc tắt chức năng đó và duy trì cấu hình ngay cả sau khi tắt nguồn.

Về cơ bản, nó cho phép lập trình nhiệt theo cách tương tự như cách dữ liệu được lưu trữ và điều khiển bên trong chip máy tính.

Theo TS Murai, việc đạt được những khả năng này trong một mô hình hoạt động có thể mở đường cho một thế hệ mới các thiết bị phát tia hồng ngoại hiệu quả, các thiết bị năng lượng nhiệt, cảm biến và công nghệ bộ nhớ quang tử.

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng thiết bị phản ứng khác nhau tùy thuộc vào hướng chiếu sáng. Các công nghệ trước đây thường yêu cầu ánh sáng chiếu vào vật liệu ở góc rất dốc để đạt được hiệu quả tương tự, làm giảm cả khả năng hấp thụ và hiệu suất bức xạ so với chiếu sáng vuông góc.

Thiết bị tạo ra có thể điều khiển hướng bức xạ nhiệt tương tự cách dữ liệu được lưu trong bộ nhớ máy tính.

Thiết bị tạo ra có thể điều khiển hướng bức xạ nhiệt tương tự cách dữ liệu được lưu trong bộ nhớ máy tính.

Vật liệu mới có thể chuyển đổi trạng thái một cách đáng tin cậy trong khi vẫn giữ được bộ nhớ, làm cho nó thực tế hơn nhiều cho các ứng dụng trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu xem công nghệ này là một bước tiến quan trọng hướng tới các thiết bị quản lý nhiệt với độ chính xác tương đương với các mạch điện tử điều khiển điện năng.

"Mục tiêu cuối cùng của chúng tôi là phát triển các thiết bị nhỏ gọn có thể chủ động kiểm soát bức xạ nhiệt, tương tự như cách các mạch điện tử kiểm soát dòng điện", GS Okamoto cho biết. "Những thiết bị như vậy có thể được sử dụng trong các cảm biến hồng ngoại thông minh hơn, các hệ thống năng lượng hiệu quả hơn và các loại bộ nhớ quang học mới lưu trữ thông tin bằng ánh sáng và nhiệt thay vì điện tích".

Tàu Firefly Blue Ghosts tự ghi lại khoảng khắc đáp xuống Mặt trăng.

Tuệ Minh

Nguồn Tri Thức & Cuộc Sống: https://kienthuc.net.vn/tao-ra-vat-lieu-co-the-lap-trinh-dieu-khien-nhiet-do-post1623360.html