Теги → тепловая
Быстрый переход

Учёные нашли путь к высокоэффективному преобразованию тепла в электричество

Международная команда ученых синтезировала новый термоэлектрический сплав на основе железа, ванадия и сурьмы, удачно модифицировав его тяжелыми металлами. Сообщается, что эффективность преобразования тепла в электричество с использованием нового сплава выросла более чем в два раза при комнатной температуре и намного больше при высоких температурах. Для утилизации мусорного тепла могут открыться новые горизонты.

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Источник изображения: НИТУ «МИСиС»

Тепла вокруг в избытке, если учесть, что в подавляющем большинстве случаев оно просто улетучивается в атмосферу. Исследователи давно пытаются найти эффективный способ добычи электричества от улавливания тепловой энергии, но она пока колеблется в диапазоне до 10 % и то при очень высоких температурах. В новом исследовании учёные изучали модификацию так называемого половинного сплава Гейслера, в котором три элемента — железо, ванадий и сурьму — дополнительно легировали тяжёлыми металлами гафнием, титаном и ниобием.

Эффективность термоэлектрика в целом зависит от трёх физико-химических характеристик сплавов: от фактора мощности, электро- и теплопроводности. Чем выше фактор мощности и электропроводность, и ниже теплопроводность, тем лучше и эффективнее материал. Но добиться оптимального баланса непросто.

«Ученые из НИТУ "МИСиС", Университета Сохаг, Университета имени Короля Сауда и МГУ им. М.В. Ломоносова предложили метод снижения теплопроводности таких сплавов путем тройного легирования матрицы тяжёлыми металлами, такими как гафний, титан и ниобий. В ходе исследования опытные сплавы были синтезированы путем плавления с последующим размолом и спеканием. Термоэлектрические свойства полученных образцов затем были исследованы при температурах от 27 до 527 ℃», — сообщается в пресс-релизе НИТУ «МИСиС».

Изучение образцов показало, что легирование настолько снизило теплопроводность сплава, что эффективность преобразования тепла в электричество при комнатной температуре подскочила в два раза. Это может оказаться верным путём к появлению коммерческих образцов термоэлектрических преобразователей. В любом случае исследователи показали перспективное для отрасли направление и оно достойно пристального внимания со стороны промышленности.

Мех полярных медведей подсказал идею теплоизолятора с наилучшими свойствами

На днях группа учёных из Китайского университета науки и технологии опубликовала в издании Chem статью с рассказом об одном очень перспективном исследовании. Речь идёт о создании теплоизолятора с превосходными характеристиками. Интересно то, что идею создать новый теплоизоляционный материал подсказал мех полярных медведей. Вот кто живёт в условиях экстремально низких температур и повышенной влажности! Если искать оптимальный природный теплоизолятор, то он будет у белых мишек. Лёгкий, эластичный и прочный материал для предотвращения тепловых утечек в будущем обещает найти применение в архитектуре и в космосе.

http://www.bearworld.ru

http://www.bearworld.ru

Под микроскопом волоски шерсти полярных медведей выглядят как длинные нити с цилиндрической полостью внутри. На основе подобной структуры китайские учёные создали аэрогельный блок из миллионов полых углеродных нанотрубок. Каждая углеродная трубка была подобна волоску меха полярного медведя. Внутренний диаметр нанотрубок составил 35 нм. Заключённый в трубках воздух крайне затруднил передачу тепла сквозь изолирующую структуру.

Синтетический мех под микроскопом

Синтетический мех под микроскопом

Комплексные испытания синтетического меха показали, что он может растягиваться до 30 % и без повреждений выдерживать миллион циклов сжатия/растяжения. Кубический метр такого теплоизоляционного материала будет весить всего 8 кг ― это намного легче, чем существующие теплоизоляционные аналоги. Единственная проблема, которую учёные будут решать на следующем этапе ― это организация массового производства материала. Пока синтетический мех удаётся создавать в мизерных объёмах.

Илон Маск продемонстрировал огневые испытания теплоизоляции SpaceX Starship

После успешного тестового запуска в начале марта беспилотного космического корабля Crew Dragon, его стыковки с Международной космической станцией ​​(МКС) и возвращения обратно на Землю компания SpaceX вплотную занялась своим другим крупным проектом: межпланетным космическим кораблём Starship.

В ближайшее время, как ожидается, компания приступит к тестовым полётам прототипа Starship на высоту до 5 км для отработки взлёта и посадки космического корабля. Но до этого Илон Маск опубликовал в Твиттере короткий видеоролик, предоставив возможность всем интересующимся межпланетным проектом взглянуть на шестиугольные плитки теплозащитного экрана, которые в конечном итоге защитят корабль от значительных подъёмов температуры.

Маск пояснил, что самые сильно нагревшиеся в ходе теста части теплового щита, светящиеся белым цветом, достигли максимальной температуры около 1650 кельвинов (около 1377 °С). По словам гендиректора SpaceX, этого покрытия достаточно, чтобы выдерживать экстремальные температуры при преодолении плотных слоёв атмосферы Земли в ходе спуска корабля на Землю, хотя данный показатель немного меньше температуры, которую могли выдерживать без последствий космические челноки Space Shuttle NASA (около 1500 °С).

Самые сильно нагревающиеся секции теплового щита будут иметь систему «транспирационного охлаждения» с внешними микроскопическими порами, которые позволяют хладагенту (воде или метану) вытекать и охлаждать внешнюю поверхность. Это поможет свести к минимуму повреждение теплового щита и обеспечит возможность быстрого возвращения Starship в строй вскоре после завершения полёта. Для этого будет достаточно просто заправить резервуар теплового щита.

«Транспирационное охлаждение будет добавляться везде, где мы видим эрозию щита, — написал Маск. — Starship должен быть готов к полёту снова сразу после приземления. Нулевой ремонт».

Из Strava вслед за появлением проблем с безопасностью исчезла популярная функция

Около недели назад фитнес-приложение Strava раскритиковали за то, что через него можно узнать расположение секретных военных баз. Теперь пользователи начали жаловаться на отключение одной из самых популярных функций сервиса.

Функция «Сегменты», позволяющая спортсменам-энтузиастам создавать публичные записи о рекордах, которые другие пользователи могут искать и бить, в последнее время работает со сбоями. Пользователи Reddit пишут, что попытка создать через приложение сегмент приводит к вылету на главную страницу Strava.

Один пользователь обратился в службу поддержки Strava. Компания ответила, что пересматривает некоторые функции, чтобы «они не могли быть скомпрометированы людьми с плохими намерениями». Примерно то же самое, но в менее сжатой форме, сервис заявил на прошлой неделе.

Другие пользователи Reddit говорят, что на картах перестали отображаться популярные сегменты. На странице поддержки Strava также можно обнаружить множество сообщений о невозможности создать сегмент. Тем не менее, у многих людей функция работает нормально.

На позапрошлой неделе выяснилось, что на тепловых картах сервиса достаточно легко обнаружить расположение засекреченных военных баз и маршруты конвоев. Генеральный директор Джеймс Куорлз (James Quarles) заявил, что компания «готова работать с военными и правительственными органами над защитой конфиденциальных сведений».

Нашлись и те, кто встал на сторону Strava. Дело в том, что каждый пользователь добровольно соглашается на использование приложением GPS-датчика смартфона. При желании через настройки сервиса можно сделать так, чтобы записи о тренировках не становились доступны всем желающим.

CES 2017: новые тепловые камеры Flir

Компания Flir, специализирующаяся на доступных камерах, регистрирующих уровень тепла, представила несколько новых продуктов, которые позволят пользователям видеть в темноте, оценивать количество тепла и помогать с улучшением дома.

Прежде всего, компания представила новую версию Flir One — тепловой камеры, являющейся аксессуаром для iPhone и Android-аппаратов (подключается посредством порта USB-C). Она получила новый процессор обработки изображения, двойную камеру и повышенное разрешение картинки. И стала дешевле модели 2015 года: $200 вместо $250. Она также оснащается переходником регулируемой длины, который позволяет использовать устройство со смартфонами и планшетами, заключёнными в чехлы.

Flir отмечает, что многие пользователи применяли Flir One для профессиональных и полупрофессиональных задач вроде паяния, улучшения теплоизоляции своих домов и так далее. Учитывая это, компания решила представить более защищённую версию Flir One. Устройство Flir Pro, вдобавок получило тепловой сенсор повышенного разрешения — стоимость решения составляет $400.

Рабочие, нуждающиеся в использовании тепловых видеокамер, получат новые предложения в этом году: Flir представила Flir Duo и Duo R — две камеры размером с GoPro и тепловой съёмкой профессионального уровня. Разница между двумя моделями в том, что Duo R делает более точные откалиброванные в лаборатории измерения уровня тепла. Эти камеры могут быть помещены в стеснённые пространства или даже закреплены на дронах для разнообразных задач. Стоимость Duo составит $1000, а Duo R — $1300.

Наконец, Flir представила ещё одну камеру для профессионалов — C3 стоимостью $700. Она заключена в относительно компактный защищённый корпус (легко поместится на ладони) и оснащается 3-дюймовым сенсорным ЖК-дисплеем. Устройство также откалибровано в лаборатории и умеет делать высокоточные измерения уровня тепла.

Gigabyte представила CPU-кулер XTC700 на 10-мм тепловых трубках

Gigabyte Technology продолжает расширять собственный ассортимент комплектующих ПК, и на этот раз речь пойдёт о первом в новейшей истории компании процессорном кулере — XTC700. Судя по сочетанию характеристик, система охлаждения не претендует на звание «суперкулера», но тем не менее рассчитана на самые горячие процессоры Intel и AMD. Конструкция башенного типа на тепловых трубках снабжена двумя вентиляторами и декоративной верхней панелью с подсвечиваемым логотипом Gigabyte Xtreme Gaming.

Кулер Gigabyte XTC700

Кулер весит более 1 кг (радиатор — 740 г, каждый из вентиляторов — 162 г) и характеризуется габаритами 139(Д) × 111,2(Ш) × 169,4(В) мм. Если в спецификации охладителя нет ошибки, то остаётся констатировать, что Gigabyte XTC700 из-за его высоты будет проблематично разместить во многих корпусах формата Mid-Tower, не говоря уже о решениях Mini-Tower (Micro-ATX) и Mini-ITX.

Кулер Gigabyte XTC700

Непосредственно радиатор занимает 133,3 мм в длину, 59 мм в ширину и 158 мм в высоту. Он состоит из трёх U-образных медных тепловых трубок диаметром 10 мм, уложенных в основании по технологии прямого контакта (англ. heat-pipe direct touch), и массива из нескольких десятков алюминиевых пластин. Края рёбер радиатора загнуты для более эффективного продува конструкции кулера.

Кулер Gigabyte XTC700

Основание системы охлаждения имеет прямоугольную форму (40 × 50 мм). Зазор между вентиляторами и текстолитом материнской платы составляет всего 28,4 мм, поэтому под ними не поместятся даже модули памяти без радиаторов (только по соседству).

Кулер Gigabyte XTC700

Используемые вентиляторы типоразмера 120 × 120 × 25 мм базируются на двойном подшипнике качения со средним сроком наработки на отказ 70 000 часов. Рельефные лопасти крыльчатки напоминают таковые на видеокартах компании. При скорости вращения вентилятора 500–1700 об/мин они создают статическое давление в 0,2–1,93 мм вод. ст. Объём прокачиваемого воздуха составляет от 23,8 до 90,1 м³/ч, уровень шума — от 12 до 31 дБА.

Кулер Gigabyte XTC700

Подсветка верхней панели кулера должна быть запитана от внутреннего штырькового разъёма USB 2.0 на материнской плате. С помощью утилиты Xtreme Engine цвет свечения логотипа Xtreme Gaming можно выбрать из 16,8 млн оттенков. Помимо постоянного свечения, доступны эффекты «дыхания» (циклического понижения/повышения яркости) и динамической смены цвета от красного к фиолетовому.

Кулер Gigabyte XTC700

В характеристиках охладителя Gigabyte Xtreme Gaming XTC700 указано, что он может справляться с тепловыделением процессора в пределах 200 Вт. Официально поддерживаются платформы Intel LGA775, 1150, 1151, 1155, 1156, 1366, 2011 и AMD 754, 939, AM2, AM2+, AM3, AM3+, FM1, FM2, FM2+. Данных о цене нового кулера Gigabyte пока не поступало.

Samsung охладит процессор смартфона Galaxy S7 при помощи тепловых трубок

Сетевые источники получили новую порцию информации о флагманском смартфоне Samsung Galaxy S7, который в начале следующего года придёт на смену нынешней модели Galaxy S6 (на изображениях).

Samsung

Samsung

На сегодняшний день известно, что аппарат выйдет в версиях с фирменным чипом Samsung Exynos 8890 и с процессором Qualcomm Snapdragon 820. Есть мнение, что в случае изделия Qualcomm может существовать вероятность перегрева и связанного с этим снижения производительности. Поэтому Samsung может потребоваться особая система охлаждения чипа.

Речь, как сообщают сетевые источники, идёт об использовании миниатюрных тепловых трубок. Samsung якобы тестирует трубки разной конфигурации из различных материалов, а окончательное решение об их применении будет сделано до конца текущего года.

Samsung

Samsung

Нужно отметить, что тепловые трубки ранее уже применялись в некоторых смартфонах. Они, например, задействованы для отвода тепла от процессора в аппарате Sony Xperia Z5 Premium. Таким образом, это не станет эксклюзивным решением модели Galaxy S7.

Добавим также, что новый флагман Samsung, по слухам, будет выпущен в вариантах с диагональю сенсорного дисплея 5,2 и 5,8 дюйма. Благодаря технологии ClearForce Touch устройство сможет распознавать силу нажатия на экран. Говорится также о наличии симметричного порта USB Type-C. 

Новая батарея даст толчок солнечной тепловой энергетике

Инженеры Орегонского государственного университета нашли новый способ хранения концентрированной солнечной тепловой энергии, который отличается низкой себестоимостью и в будущем может использоваться для широкого практического применения. Изобретение основано на новом открытии в области термохимического хранения энергии, которое предусматривает использование химического преобразования в повторяющихся циклах удержания тепловой энергии. Предлагаемое решение способно «законсервировать» полученную от солнца энергию и использовать её тогда, когда это необходимо.

physorg.com

physorg.com

Солнечная тепловая энергетика интересна и перспективна, а в мире уже возведено несколько таких электростанций. В отличие от традиционных фотогальванических солнечных ячеек, которые преобразовывают солнечное излучение непосредственно в электричество, солнечная тепловая генерация предусматривает использование огромной станции с большим количеством отражателей, которые с высокой точностью направляют солнечное излучение на специальный приёмник. Эта концентрированная энергия используется для нагревания газа, который, в свою очередь, вращает турбину электрического генератора. Тепловые солнечные системы отличаются безопасностью, но их эффективность сравнительно низкая.

engadget.com

engadget.com

Новая термохимическая батарея может использоваться для хранения и высвобождения энергии. По сравнению с другими решениями, изобретение отличается 10-кратным увеличением плотности хранения энергии, а также имеет меньшие габариты и дешевле в производстве.

В экспериментах инженеры выявили снижение ёмкости термохимической батареи после сорока пяти циклов нагрева и охлаждения, что вызвано некоторыми изменениями в материалах устройства. На следующем этапе исследователи изучат возможность восстановления материалов, чтобы существенно увеличить жизненный цикл устройства.

Смартфоны Sony будут охлаждаться тепловыми трубками

Компания Sony Mobile Communications применила во флагманском смартфоне Xperia Z2, представленном на февральской выставке MWC 2014, систему охлаждения с тепловыми трубками. Об этом сообщает DigiTimes, ссылаясь на тайваньские источники.

Принцип работы тепловых трубок основан на том, что в закрытых каналах из теплопроводящего металла (например, меди) находится легкокипящая жидкость: перенос тепла происходит за счёт того, что жидкость испаряется на горячем конце, поглощая теплоту испарения, и конденсируется на холодном, откуда перемещается обратно на горячий конец.

Первым смартфоном с жидкостным охлаждением на тепловых трубках стал аппарат NEC Medias X 06E (на изображении ниже), дебютировавший весной прошлого года. По уверениям разработчиков, применённая система обеспечивает надёжную защиту устройства от перегрева при интенсивной работе.

Отмечается, что в ультрабуках обычно используются тепловые трубки диаметром 1,0–1,2 мм, а в планшетах — диаметром 0,8 мм. Для смартфонов разработаны специальные 0,6-миллиметровые тепловые трубки. Такие решения готовы поставлять японские компании Furukawa Electric и Fujikura, а также тайваньские Chaun Choung Technology, TaiSol Electronics, Auras Technology, Asia Vital Components и Yeh-Chiang Technology.

Ранее ходили слухи, что тепловые трубки в высокопроизводительных смартфонах могут начать применять Samsung Electronics и Lenovo. 

Ученые показали возможность создания тепловых транзисторов

Исследователи Университета Пурдью (Purdue University) предложили новую технологию, которая способна управлять тепловым потоком так же, как в традиционных электронных устройствах управляют электрическим током. Разработка может найти приложение в самых широких областях, начиная от электроники и заканчивая текстильной промышленностью.

purdue.edu

purdue.edu

Технология использует миниатюрные треугольные структуры для контроля так называемых фононов. В своих экспериментах исследователи установили, что треугольные или T-образные структуры с достаточно малой шириной способны создавать эффект так называемого «теплового выпрямления», то есть в одну сторону может пропускаться гораздо более мощный тепловой поток, а в другую сторону он практически не распространяется.

В новом исследовании, результаты которого будут опубликованы в авторитетном издании Nano Letters, был использован метод молекулярный динамики, который продемонстрировал тепловое выпрямление в так называемых «ассиметричных графеновых нанолентах». Моделирование показало, что графеном ограничиваться не стоит. Тепловое выпрямление может также наблюдаться в различных пирамидальных, трапециевидных и T-образных структурах.

purdue.edu

purdue.edu

Такое выпрямление делает возможным создание тепловых транзисторов, диодов и схем памяти. Тепловые устройства вполне могут выполнять те же самые функции, что их традиционные кремниевые аналоги, только вместо электронов по проводникам будут протекать фононы.

В большинстве проводниковых систем тепло распространяется одинаково в обоих направлениях, поэтому до сих пор не были созданы тепловые устройства наподобие электрических диодов. Если же тепловое выпрямление удастся полностью освоить, то перед полупроводниковой отраслью открываются новые перспективы, уверен исследователь Руан (Ruan). Пока что говорить о конкретных приложениях ещё очень рано. Речь идёт не только о новых перспективах электроники. Например, интересным направлением выглядит разработка строительных блоков, которые смогут пропускать тепло с одной стороны и не выпускать его с другой, или теплой одежды.

Футляр FLIR One превратит iPhone в портативный тепловизор

Компания FLIR Systems представила футляр FLIR One для iPhone, позволяющий использовать смартфон Apple в качестве термографической портативной фото- и видеокамеры.

«Сердце» новинки — специализированный модуль Lepton Sensor, позволяющий регистрировать инфракрасное излучение. Он интегрирован в заднюю часть футляра вместе с дополнительной камерой, работающей в видимом диапазоне. Во время работы два сигнала объединяются для получения более качественной и детализированной картинки, на которой области с различной температурой выделены разными цветами.

FLIR One получает питание от собственного аккумулятора ёмкостью 1400 мА·ч. Диапазон температур детектирования — от 0 до 100 градусов Цельсия. Футляр совместим со смартфонами iPhone 5 и iPhone 5s.

По мнению разработчиков, новинка может пригодиться в самых разных ситуациях. С её помощью, к примеру, можно наблюдать за дикой природой в тёмное время суток или оценивать эффективность теплоизоляционных материалов. Изделие позволит «видеть» в условиях задымлённости и даже сквозь некоторые материалы.

Для работы с термографическими изображениями служит специальное приложение FLIR One МХ. Футляр будет выпускаться в трёх расцветках: серой, белой и золотистой. Цена составит 350 долларов США.

Позднее в текущем году FLIR Systems планирует представить чехол-тепловизор для некоторых моделей Android-смартфонов. Кроме того, модуль Lepton Sensor вместе с комплектом для разработчиков будет доступен фирмам-изготовителям комплексного оборудования (ОЕМ). 

onE Puck: зарядка телефона с помощью горячего чая или холодной воды

Компания Epiphany Labs работает над созданием уникального зарядного устройства для мобильных устройств. Чтобы довести свой проект до ума, инженеры решили собрать денег с помощью благотворительной интернет-площадки Kickstarter.

Устройство onE Puck использует двигатель Стирлинга. Несмотря на то, что эта тепловая машина, принцип действия которой основан на периодическом нагреве и охлаждении рабочего тела, была создана ещё в начале XIX века, использовать её для зарядки мобильных устройств до сих пор не смог никто. Возможность создания эффективной зарядки, построенной на таком принципе, в наши дни инженеры из Epiphany Labs объясняют выходом современных передовых технологий и материалов на должный уровень.

onE Puck работает на основе разницы температур между «холодной» и «горячей» поверхностями. Чтобы зарядить мобильный телефон, достаточно поставить на «горячую» сторону зарядки чашку с только что заваренным чаем или кофе, либо с другой стороны поместить стакан холодной воды.

Любопытное изобретение может работать с любыми устройствами, которые заряжаются по USB-шине при токе зарядки менее 1000 мА. В настоящее время уже создан первый рабочий прототип «стирлинговой» зарядки. Осталось провести финальные оптимизации дизайна двигателя, закупить производственное оборудование, заказать материалы, провести маркетинг и оплатить труды инженеров. На это и надеется Epiphany Labs, собравшая уже почти $36 тысяч.

Проект будет запущен, если сумма пожертвований составит не менее $100 тысяч.

Материалы по теме:

Источник:

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥