Открыта возможность настраивать теплопроводность материалов
Команда физиков Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Университета Калифорнии зафиксировала нетипичное поведение металлов: электроны в диоксиде ванадия смогут проводить электричество, не проводя тепло.
Для большинства металлов отношения электрической проводимости и теплопроводности регулируются законом Видемана — Франца: чем лучше вещество проводит электричество, тем лучше оно проводит и тепло. Но это не верно при диоксида ванадия, уже известного своими нетипичными особенностями: свойством становиться из диэлектрика металлом при достижении 67 градусов С.
«Это совсем неожиданное открытие, — говорит старший исследователь Цзюньцяо Ву. — Оно говорит о решительном разрыве с законом, известным из книжек, что трудился при простых проводников. Оно владеет фундаментальной важностью для понимания баз поведения электронов в новых проводниках».
Посредством экспериментов и результатов моделирования с рассеянием рентгеновских лучей ученые смогли определить пропорцию теплопроводности, характерную вибрации кристаллической движений электронов и решётки вещества. К их удивлению было найдено, что теплопроводность, характерная электронам, у диоксида ванадия в 10 раз меньше, чем они ожидали на основании закона Видемана — Франца.
«Электроны двигались в унисон приятель с втором, больше напоминая поток, а не отдельные частицы, как в обычных металлах, — говорит Ву. — Для электронов тепло — это хаотичное перемещение. Обычные металлы действенно переносят тепло, по причине того, что существует такое множество разных микроскопических конфигураций, куда может переместиться отдельный электрон. А координированное, похожее на марш колонны перемещение электронов в диоксиде ванадия пагубно воздействует на теплопроводность, потому, что возможностей хаотичного перемещения меньше».
Принципиально важно то, что количество электричества и тепла, каковые диоксид ванадия может проводить, настраивается при помощи вторых материалов, к примеру, вольфрама. Это разрешает руководить числом рассеиваемого тепла, меняя состояние диоксида ванадия с диэлектрика на металл и обратно.
Открытие физиков может употребляться для рассеивания тепла в двигателях либо для увеличения энергетической эффективности строений, пишет Phys.org.
«Настраивая теплопроводность, возможно действенно и машинально рассеивать тепло в жаркие летние дни, благодаря высокой теплопроводности, и предотвращать теплопотерю зимний период, из-за низкой теплопроводности», — вычисляют физики.
Еще одним опровержением привычных установок стало открытие ученых МТИ и Университета Макса Планка — новая разработка создания сплавов металлов с неповторимыми особенностями опровергает привычную установку о том, что прочность сплава достигается за счет вязкости.