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石墨烯“开关”可调节电池保温散热

发布日期:2021-08-21 04:20   来源:未知   阅读:

  随着电子设备变得更小巧、更智能,管理热量成为一个关键的话题。多数设备使用被动热管理,如传导和对流,从而使多余的热量进行转移。但这种系统往往是不可调谐或调整的,而且在寒冷的条件下很难产生效用。

  例如锂离子电池的建议使用温度是在0 - 45°C(32 - 113°F)之间,尤其是在充电的时候。一旦温度超出这个范围,就有降低电池性能的风险。而防止元件过热是一直以来电池开发领域的重要方向,其影响电子设备的设计,因为电子设备本身会散发大量热量。

  与此同时,当外部温度下降时,将热量留在设备中也会很需要。如果温度太低,那么可能无法启用;温度太高,则可能会有爆炸的危险。近日,科学家研发的温度开关有望解决这个问题。

  其由石墨烯泡沫制成,当天气寒冷时,它可以动态地捕获热量,也可以在温度过高时,允许热量排出。由于石墨烯泡沫内部有气穴,它就像一个绝缘体。因此,研究小组利用这种双重性质,制造了一个能在绝缘体和导体之间来回切换的层。

  测试中,研究人员将石墨烯泡沫样品放在一个加热器和一个散热器之间,并测量泡沫被压缩或放松时的温度和热流。它开始时有1.2 毫米厚,像一个绝缘体,但当它被挤压到 0.2 毫米时,它的导热性能就会提高8倍。

  在另一项实验中,该团队模拟了0到30°C(32到86°F)之间的真实环境温度,将石墨烯泡沫放置在模拟电子设备的热源上。结果同样令人惊喜——在整个环境温度范围内它稳定了设备的工作温度

  该石墨烯设备就像电路中的一个电阻,但它改变的不是电流的流量,而是改变了允许通过的热量。未来,该系统可能对于手机、电脑等个人电子产品较为有用,也可能扩大到对温度特别敏感的电动汽车电池等更大系统。

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