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目前商用的電池都比較“嬌氣”，只能在一定的溫度區(qū)間內(nèi)正常運(yùn)行。如果溫度太低，那么可能無(wú)法啟用，而溫度太高，則可能會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)?？茖W(xué)家近日研發(fā)的溫度開關(guān)(由石墨烯泡沫制成)有望解決這個(gè)問(wèn)題。當(dāng)天氣寒冷時(shí)，它可以動(dòng)態(tài)地捕獲熱量，或在溫度過(guò)高時(shí)允許熱量排出。
目前鋰離子電池只建議在0-45攝氏度(32至113華氏)之間使用，尤其是在充電的時(shí)候，任何超出這個(gè)范圍的地方，你都有可能降低電池的性能。防止組件過(guò)熱是一場(chǎng)持續(xù)的戰(zhàn)斗，它影響了電子設(shè)備的設(shè)計(jì)，這些設(shè)備本身就會(huì)釋放大量的熱量。但是，當(dāng)外部溫度下降時(shí)，將這些熱量困在設(shè)備中會(huì)很有用。
該研究的共同通訊作者Xiulin Ruan說(shuō)：“隨著電子設(shè)備變得更小、更強(qiáng)大，管理熱量成為一個(gè)更關(guān)鍵的問(wèn)題。大多數(shù)設(shè)備使用被動(dòng)熱管理，如傳導(dǎo)和對(duì)流，來(lái)移動(dòng)多余的熱量。但這種系統(tǒng)是不可調(diào)諧或調(diào)整的，而且在寒冷的條件下完全沒(méi)有幫助”。
現(xiàn)在，普渡大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種處理這兩者的方法。關(guān)鍵是石墨烯，它通常是一種由只有一個(gè)原子厚的碳片組成的較佳材料。它通常是一個(gè)優(yōu)秀的熱導(dǎo)體，但由于石墨烯泡沫內(nèi)部有氣穴，它就像一個(gè)絕緣體。因此，研究小組利用這種雙重性質(zhì)，制造了一個(gè)能在絕緣體和導(dǎo)體之間來(lái)回切換的層。
研究人員將石墨烯泡沫樣品放在一個(gè)加熱器和一個(gè)散熱器之間，并測(cè)量泡沫被壓縮或放松時(shí)的溫度和熱流。它開始時(shí)有1.2毫米厚，像一個(gè)絕緣體，但當(dāng)它被擠壓到0.2毫米時(shí)，它的導(dǎo)熱性能就會(huì)提高8倍。
該研究的共同通訊作者Amy Marconnet說(shuō)：“它的功能就像電路中的一個(gè)電阻。它不是改變電流的流量，而是改變它允許通過(guò)的熱量”。在另一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，研究小組模擬了現(xiàn)實(shí)世界的環(huán)境溫度在0至30°C(32至86°F)之間，將石墨烯泡沫放在模擬電子設(shè)備的熱源上。結(jié)果同樣令人欣喜，在整個(gè)環(huán)境溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定了設(shè)備的工作溫度。
(原標(biāo)題：科學(xué)家用石墨烯泡沫打造“溫度開關(guān)”：可按需調(diào)節(jié)電池保溫散熱)
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