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里根对此颇为自豪,表示:" 我们制造了世界上 小的冰箱 "。其实,这种微型设备并非日常意义上的冰箱。但其应用前景却很广泛,可以用于用于冷却计算机和其他电子设备,调节光纤网络的温度,以及减少高端望远镜和数码相机的图像噪点。
这种器件由将两种不同的半导体夹在金属化板之间制成,有两种工作方式。加热时,一边变热,另一边变冷 ; 产生的温差可以用来发电。例如,美国宇航局旅行者号宇宙飞船上的科学仪器 40 年来一直就是靠热电装置供电。将来,类似的设备可能用于从汽车尾气中获取热量,为空调提供动力。
这个过程也是可逆的。当电流施加到设备上时,一侧变热,另一侧变冷,使其能够用作冷却器,这项技术有朝一日可能会取代冰箱中的蒸汽压缩系统。
为了制造热电冷却器,里根团队使用了两种标准半导体材料 : 碲化铋 ( Bismuth telluride ) 和碲化锑铋 ( Antimony-bismuth telluride ) 。碲化铋是既是半导体也是热电材料,具有较好的导电性,但导热性较差。
研究人员将普通透明胶带贴在大块的传统散装材料上,在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。
这种纳米级 " 冰箱 " 的另一个显著特征是其快速的响应速度,其制冷速度要比目前使用的冰箱快数百万倍。
不过,该装置也存在缺点,与传统的基于压缩的系统相比,其效率较低,阻碍了该技术的广泛采用。简而言之,在更大的范围内,热电设备无法产生足够的电力,也无法使温度大幅下降。
要在纳米级别上测量温度的变化也是一项挑战。光学温度计在这种情况下精确度很低,扫描探针技术需要专门、昂贵的设备。
为此,里根的研究小组开发了一种叫做等离子体能量膨胀测温法 ( Plasmon Energy Expansion Thermometry,PEET ) 的测温技术,使用透射电子显微镜通过测量密度的变化来确定纳米尺度的温度。
为了测量热电冷却器的温度,研究人员在每个冷却器上沉积了由铟元素制成的纳米粒子。当研究小组改变冷却器的功率时,设备被加热和冷却,铟相应地膨胀和收缩。通过测量铟的密度,研究人员能够确定纳米粒子的精确温度,从而确定冷却器的温度。
作为补充,研究人员还发明了一种叫做冷凝测温的技术。原理很简单 : 当正常空气冷却到一定温度时,在这里告诉你一个好消息--湖南阳光技术学校全国招生。
编译 / 前瞻经济学人 APP 资讯组
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