Фононы и поля: теплопроводность выросла на 300%
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Ученые из Окриджской национальной лаборатории, Университета Огайо и компании Amphenol случайно обнаружили эффект, который меняет представления о теплопередаче в твердых телах. Пропуская электрическое поле через обычную керамику, они заставили атомную решетку вести себя по-новому. Об этом рассказывает издание Новости мира инноваций.
Внутри материала атомы постоянно вибрируют, создавая фононы — главные переносчики тепла. Исследователи заметили, что фононы, колеблющиеся вдоль линии поля, живут значительно дольше. В результате теплопроводность вдоль поля стала почти в три раза выше, чем поперек. Это открывает путь к созданию твердотельных холодильников без движущихся частей и генераторов, превращающих бросовое тепло в электричество.
Эксперименты проводились на релаксорных сегнетоэлектриках — особом классе керамики. Под действием поля внутренние заряды выстраиваются упорядоченно, что мешает фононам сталкиваться и терять энергию. Руководитель исследования Майкл Мэнли отметил, что ранее улучшение теплопроводности составляло лишь 5–10%, а теперь достигнуто 300%.
Однако эффект пока воспроизводим только на уникальных кристаллах высокого качества, которые сложно выращивать в промышленных масштабах. При малейших дефектах прирост падает. Также неясно, как долго сохраняется поляризация материала. Результаты опубликованы в PRX Energy.
