Phoenix Science and Technology News Pekino laiku rugpjūčio 1 d., Science Daily pranešė, kad pagal naują teoriją, kurią pasiūlė Masačusetso technologijos instituto (JAV) mokslininkai, magnetiniai šaldytuvo lipdukai, surinkti ant šaldytuvo paviršiaus, vieną dieną galėtų būti panaudoti. kaip aušinimo skystis. Ši teorija aprašo magnonų, kurie yra magnetų kvazidalelės ir kolektyviniai magnetinių momentų sukimai, arba „sukimų“ judėjimą. Be magnetinio momento, magnonai taip pat praleidžia šilumą. Naudodamiesi pasiūlyta lygtimi, MIT tyrėjai nustatė, kad veikiami magnetinio lauko gradientų magnonai gali pereiti iš vieno magneto galo į kitą, pernešdami šilumą ir sukurdami vėsinimo efektą. .
Nauja teorija numato, kad magnetai gali veikti kaip belaidžiai aušinimo skysčiai
„Galite siurbti šilumą iš vieno galo į kitą, todėl iš esmės galite naudoti magnetą kaip šaldytuvą“, – sako Bolinas Liao, MIT mechanikos inžinerijos mokyklos absolventas. „Galite įsivaizduoti belaidžio aušinimo taikymo scenarijų, pvz., magnetinio lauko pridėjimą prie magneto, esančio už vieno ar dviejų metrų nuo kompiuterio, kad atvėsintumėte kompiuterį.
Teoriškai magnetinio lauko maitinamam šaldytuvui nereikės jokių judančių dalių, skirtingai nei įprastiems šaldytuvams, kuriems aušinimui reikalingas skystis per vamzdelius. Liao ir kitas absolventas Jiawei Zhou ir Gang Chen, MIT Mechanikos inžinerijos mokyklos dekanas, paskelbė straipsnį apie magnetono aušinimo teoriją žurnale Physical Review Letters.
„Dabar žmonės turi naują teoriją, skirtą tirti, kaip magnonai juda po kartu egzistuojančiais laukais ir temperatūros gradientais“, – sakė Liao. "Šios lygtys yra pagrindinės magnono transportui."
vėsinimo efektas
Feromagnetinėje medžiagoje lokalizuoti magnetiniai momentai gali suktis ir išsilyginti skirtingomis kryptimis. Esant absoliučiam nuliui, vietiniai magnetiniai momentai susilygina ir sukuria stipriausią magnetinę jėgą. Palaipsniui kylant temperatūrai, magnetas vis silpnėja, nes vis daugiau lokalizuotų magnetinių momentų sukasi toliau nuo lygiavimo linijos, o didėjanti temperatūra sukuria magnetinį pogrupį.
Magnonai daugeliu atžvilgių yra panašūs į elektronus, nes jie neša elektrą ir praleidžia šilumą. Elektronai reaguoja į elektrinius laukus arba temperatūros gradientus – reiškinį, žinomą kaip termoelektrinis efektas. Pastaraisiais metais mokslininkai ištyrė įvairias šio efekto pritaikymo galimybes, pavyzdžiui, termoelektrinius generatorius, galinčius šilumą tiesiogiai paversti elektra arba pasiekti vėsinimo efektą be jokių judančių dalių.
Liao ir jo kolegos nustatė panašų „sujungimo“ efektą magnonuose, kurie reaguoja į dvi jėgas: temperatūros gradientus arba magnetinius laukus. Kadangi magnonai ir elektronai šiuo atžvilgiu elgiasi labai panašiai, mokslininkai pasiūlė magnonų pernešimo teoriją, pagrįstą Boltzmanno transportavimo lygtimi, plačiai priimta termoelektrikoje elektronų pernešimo lygtimi.
Remdamiesi šios lygties išvedimu, Liao, Zhou ir Chen pasiūlė dvi naujas lygtis magnono transportui apibūdinti. Naudodami šias naujas lygtis, jie numatė naują magnono aušinimo efektą, panašų į termoelektrinį aušinimo efektą, kai magnonai perneša šilumą iš vieno magneto galo į kitą esant magnetinio lauko gradientams.
skatinti naujus eksperimentus
Liao naudojo įprastų magnetinio lauko izoliatorių savybes, kad modeliuotų, kaip magnonų aušinimo efektas veikia esamose magnetinio lauko medžiagose. Jis surinko duomenis apie šią medžiagą iš ankstesnės literatūros, o tada įtraukė tuos duomenis į naują modelį. Jie nustatė, kad medžiaga iš tikrųjų turi vėsinantį poveikį esant nedideliems magnetinio lauko gradientams, kurie yra labai maži, bet svarbūs esant žemai temperatūrai.
Teoriniai rezultatai rodo, kad pirmieji magnono aušinimo efektai gali padėti mokslininkams projektuose, kuriems reikalingas belaidis aušinimas esant itin žemai temperatūrai. „Šiuo etapu galima naudoti kriogeninius įrenginius --, pavyzdžiui, infraraudonųjų spindulių detektorių aušinimą“, – sakė Chenas. "Tačiau mums dar reikia eksperimentiškai pademonstruoti šį efektą ir rasti geresnių medžiagų. Tikimės, kad tai paskatins naujus eksperimentus."
Grupės nustatytas magnetinio lauko aušinimo efektas yra „labai naudinga teorinė sistema, tirianti sukimosi ir šilumos ryšį, o tai potencialiai gali paskatinti papildomo naudojimo kaip veikiančio „skysčio“ kietojo kūno šaldymo sistemose koncepciją. Shi tyrime nedalyvavo.
Liao pabrėžia, kad magnonai taip pat galėtų būti nauja priemonė tobulinant esamus termoelektrinius variklius, kurie, nors ir yra naujoviški, vis dar yra gana neefektyvūs. „Dar reikia nueiti ilgą kelią, kad termoelektrikai konkuruotų su įprastomis technologijomis“, – sakė Liao. „Magnetinio lauko laisvės laipsnių tyrimas gali optimizuoti esamas sistemas ir pagerinti termoelektrinį efektyvumą.
