重磅:发现如何利用量子力学“锁定”热量!

  • 日期:07-26
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原博科花园2019.7.10我想分享

了解如何使用量子力学来“锁定”热量!新加坡国立大学的科学家进行了一项突破性的研究,揭示了一种利用量子力学波理论将热量“锁定”在固定位置的方法。通常情况下,热源通过导电材料扩散,直至消散,但新加坡国立大学工程学院电子与计算机工程系副教授程伟秋及其团队使用反时间对称原理(APT)。证明了可以将热量限制在金属环的一小部分区域,而不随时间扩散。就是这样。

锁定传热

在未来,这一新发现的现象可以用来控制复杂的热扩散,优化需要冷却的系统的效率。其研究结果发表在《科学》上。想象一滴墨水在流动的小溪中。过了一小段时间,你会看到墨水沿着水流的方向扩散流动。现在想象一下,如果墨水滴的大小和位置与周围的水相同。实际上,这是本研究通过传热实验得到的结果。实验装置是两个相对旋转的金属环,中间有一层薄的润滑脂。

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当一个零件损坏时,系统将照常工作,当环转动时,热量将向前传递。

往上游走,不要违反物理定律

将APT对称原理应用于热力系统,完全背离了目前该领域的思想流派。这与目前流行的研究课题大不相同。在这一领域,许多研究小组正在研究等效时间的对称性,几乎所有的研究小组都在研究波动力学。这是首次有人走出波场,证明了适当的对称性适用于基于扩散的系统,如热。邱亚松教授说:“这种热量在移动的金属内部显示出一个固定的区域,这似乎是违反直觉的:在这项研究之前,人们实际上认为这是一个禁区。”

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但小组可以解释这一切。事实上,邱教授和他的团队能够控制热量,因为他们巧妙的实验装置引入了额外的自由度环旋转。为了使系统中适当的对称性变得重要,在设置中必须有一些损益元素。它们需要平衡。在传统的热扩散系统中,由于缺乏自由增益或自由损耗,适当的对称性并不重要,因此机械旋转是关键因素。

潜在应用和下一步

许多现代技术需要有效的散热,发动机等机械设备以及计算和电子元件需要有效的冷却。目前,大多数技术都是通过稳定的液体流动进行冷却,通过对流带走热量。实验表明,在确定这些系统的流量和设计时间时,需要更加小心。虽然实验装置包含一个反向旋转的金属环,但同样的原理也适用于其他磁通装置。

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感觉血液循环只是带走热量,但并不总是那么简单。接下来,研究小组希望扩大目前在厘米范围内的实验规模,因此研究小组希望将其扩大到真正的电机或传动系统的大小。齿轮系统通常有一个相似的反向旋转机构,它会产生热量,因此希望该理论能更有效地应用于散热。

博科公园研究/来自:新加坡国立大学

参考期刊[0x9A8b]

doi: 10.1126/科学.aaw6259

博科公园:科学、技术、科研、科普

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