Oprettet materiale, der leder elektricitet, men ikke opvarmes

Det er velkendt, at forskellige slags metaller,i stand til at lede elektricitet på samme tid ganske varmt. Dette skyldes en række kemiske og fysiske egenskaber ved materialer, men elektrisk og termisk ledningsevne går næsten altid hånd i hånd. Men som vi ved, er intet muligt i vores verden. Ifølge redaktørerne af Sciencealert kunne en gruppe forskere fra laboratoriet ved University of Berkeley (USA) for eksempel skabe et metal, der leder elektricitet godt, men ikke varmer op.

Oprettet materiale, der overtræder fysiske love?

Hvilket metal har unikke egenskaber?

Ifølge forskere er det nye metal (eller rettere sagt)metalforbindelse), der leder elektricitet uden at lede varme, udfordrer vores nuværende forståelse af, hvordan ledere fungerer. Da dens eksistens er i modstrid med det, der kaldes Wiedemann-Franz-loven. Uden at gå nærmere ind på, siger denne fysiske lov, at gode ledere af elektricitet også vil være forholdsmæssigt gode ledere af varme. Dette forklarer for eksempel, at apparater, der bruger elektricitet til deres arbejde, opvarmes over tid. Men lad os ikke udsætte intrigerne mere. Et team af forskere fra De Forenede Stater viste, at dette fænomen ikke observeres i vanadiumoxid, som har en mærkelig evne til at "skifte" fra et isolerende materiale til et ledende metal ved en temperatur på 67 grader Celsius.

Det var en helt uventet opdagelse, -sagde seniorforsker Junquaoo Wu fra Berkeley Labs Materials Science Division. Denne opdagelse er grundlæggende for at forstå det grundlæggende princip for de nye konduktører. En ny uventet egenskab ændrer ikke kun det, vi ved om ledere, men kan også være utroligt nyttig. F.eks. Kan metal en dag bruges til at konvertere spildvarme fra motorer og apparater tilbage til elektricitet.

Så ingen fysiske love for vanadiumoxidbryder ikke. Det er værd at bemærke, at forskerne allerede vidste om flere andre materialer, der leder elektricitet bedre end varme, men de viser disse egenskaber kun ved temperaturer under nul, hvilket gør dem ekstremt upraktiske til brug i det virkelige liv. Vanadiumoxid er på den anden side normalt kun en leder af elektricitet ved positive temperaturer over stuetemperatur, hvilket betyder, at det har meget mere praktisk. For at opdage denne mærkelige egenskab studerede teamet, hvordan elektroner bevæger sig i krystalgitteret af vanadiumoxid, samt hvor meget varme der genereres i det øjeblik.

Overraskende fandt de detden termiske ledningsevne, der kunne tilskrives elektronerne i materialet, var 10 gange mindre end den værdi, der var forudsagt af Wiedemann-Franz-loven. Årsagen til dette er tilsyneladende den måde, elektroner bevæger sig gennem materialet.

Elektroner bevæger sig synkront med hinanden. Som en væske og ikke som separate partikler, der observeres i almindelige metaller. For elektroner er termisk ledningsevne en tilfældig bevægelse. Almindelige metaller overfører varme effektivt, fordi der er mange forskellige mulige mikroskopiske konfigurationer af elektronadfærd, og de kan bevæge sig tilfældigt. Men den koordinerede bevægelse af elektroner i vanadiumdioxid er skadelig for varmeoverførslen, da der er færre "bevægelsesmuligheder". Derudover lider den elektriske ledningsevne ikke i dette tilfælde.

Interessant nok, da forskerne blandede oxidvanadium med andre metaller, var de i stand til at "justere" mængden af ​​elektricitet og varme, som den kan lede, hvilket kan være utroligt nyttigt til fremtidige applikationer. For eksempel, når eksperter tilføjede et metal kaldet wolfram til vanadiumoxid, gjorde de det til den bedste varmeleder. Vil du vide flere nyheder fra højteknologiens verden? Abonner på os på Yandex.Zen.

Se også: Udviklet "foldemetall." Hvordan vil det hjælpe med at forbedre robotikken

Ved at justere termisk ledningsevne på denne måde,Materialet kan bruges effektivt til automatisk at sprede varme i varme somre, fordi det vil have høj varmeledningsevne, men forhindre det tab i den kolde vinter på grund af lav varmeledningsevne ved lavere temperaturer.