แอโรเจลเซรามิกแบบบานคู่ที่แข็งแรงทางกลไกซึ่งทำจากโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมที่ทนต่ออุณหภูมิสูง สามารถใช้ในงานด้านอวกาศและอุตสาหกรรมได้ วัสดุซึ่งมีทั้งอัตราส่วนของปัวซองเป็นลบและค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเป็นลบนั้นแตกต่างอย่างมากกับแอโรเจลเซรามิกทั่วไปที่เปราะและแตกตัวในโครงสร้างภายใต้แรงกระแทกจากความร้อน
Aerogels เป็นวัสดุคอมโพสิต
ที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษซึ่งมีอากาศมากกว่า 99% สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อสารเคมีหลายชนิด อย่างไรก็ตาม แอโรเจลส่วนใหญ่ที่ทำการศึกษาจนถึงตอนนี้ทำมาจากวัสดุเซรามิก เช่น ซิลิกา อลูมินา และซิลิกอนคาร์ไบด์ ซึ่งมีความเปราะบางมาก นักวิจัยเพิ่งสร้างแอโรเจลจากกราฟีน (แผ่นคาร์บอนที่มีความหนาเพียงอะตอมเดียว) ในที่นี้ แผ่นนาโนคาร์บอนเรียงซ้อนกัน ซึ่งทำให้วัสดุมีความแข็งแรงอย่างเหลือเชื่อ แผ่นนาโนยังแบ่ง airgel ออกเป็นเซลล์ที่มีขนาดนาโนซึ่งอากาศไม่สามารถผ่านได้ ซึ่งหมายความว่าวัสดุมีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าอากาศ
แม่แบบการเสียสละทีมงานที่นำโดยXiangfeng Duanแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิสได้สร้างเจลแอร์เจลที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกันจากวัสดุ 2D อื่น ได้แก่ โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (hBN) โดยใช้กราฟีนแอร์เจลที่มีรูพรุนเป็นแม่แบบการเสียสละ นักวิจัยได้ขยาย airgel โดยใช้การลดความร้อนใต้พิภพและเทคนิคการทำแห้งเยือกแข็งแบบไม่สัมผัส พวกเขาใช้บอราซีนเป็นสารตั้งต้นของ hBN และจากนั้นจึงขยายชั้น hBN ที่ด้านบนของโครงสร้างกราฟีนโดยใช้การสะสมไอสารเคมี
เนื่องจาก hBN ต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดีกว่ากราฟีนและมีความคงตัวทางความร้อนสูงกว่าเช่นกัน พวกมันจึงสามารถขจัดกราฟีนได้อย่างง่ายดายโดยใช้กระบวนการกัดเซาะด้วยความร้อนเพื่อทิ้งแอโรเจล hBN บริสุทธิ์ไว้เบื้องหลัง
วัสดุที่ได้มีความหนาแน่นต่ำถึง 0.1 มก./ซม. 3
ด้วยโครงสร้างที่มีรูพรุนสูงซึ่งมีผนังเซลล์บางเป็นอะตอม (ทำจากผลึก hBN สูง) มีความยืดหยุ่นสูง (สามารถบีบอัดได้ถึง 5% ของความยาวเดิมโดยไม่แตกหักและ ฟื้นตัวเต็มที่) และมีการนำความร้อนต่ำมาก (ประมาณ 2.4 mW/m ∙ K ในสุญญากาศและ 20 mW/m ∙ K ในอากาศ) นอกจากนี้ยังสามารถทนต่อแรงกระแทกจากอุณหภูมิที่รุนแรงได้ โดยสามารถให้ความร้อนได้ถึง 900°C จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วถึง -198°C ที่อัตรา 275°C ต่อวินาทีในหลายร้อยรอบ โดยแทบไม่สูญเสียความแข็งแรงเลย
วิศวกรรมโครงสร้างจุลภาคอย่างระมัดระวัง
คุณสมบัติที่เหนือกว่าของวัสดุมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันมีทั้งอัตราส่วนของปัวซองเป็นลบ (จะหดตัวเข้าด้านในเมื่อบีบอัด) และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเป็นลบ (จะหดตัวเมื่อถูกความร้อน) Duan และเพื่อนร่วมงานสามารถมอบคุณสมบัติทั้งสองนี้ (ซึ่งตรงกันข้ามกับวัสดุทั่วไป) ลงบน airgel ของพวกเขาโดยวิศวกรรมโครงสร้างจุลภาคอย่างรอบคอบผ่านการจัดโครงสร้างแบบลำดับชั้นและผลิตวัสดุที่มีกรอบไฮเปอร์โบลิก เหล่านี้มีรูปร่างอานที่มีความโค้งเป็นลบ
“คุณสมบัติของผนังเซลล์ย่อยใน airgel ของเรายังมีสถาปัตยกรรมแบบบานคู่ที่ช่วยลดความหนาของผนังโดยไม่กระทบต่อความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุและอำนวยความสะดวกในโหมดการสั่นสะเทือนนอกระนาบสำหรับผลสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนเชิงลบ” Duan กล่าวกับPhysics โลก . “ผนังดังกล่าวยังชะลอการถ่ายเทความร้อนด้วยโมเลกุลของแก๊สเพื่อให้แน่ใจว่ามีการนำความร้อนต่ำมาก”
นักวิจัยกล่าวว่า แอโรเจลเซรามิกชนิดใหม่นี้
สามารถใช้เป็นฉนวนกันความร้อนในการใช้งานที่ต้องการอุณหภูมิที่สูงเกินไป เช่น ยานอวกาศและส่วนประกอบรถยนต์ เนื่องจากวัสดุยังมีพื้นที่ผิวสูงมากกว่า 1080 ม. 2 / กรัม ค่าที่สูงกว่าค่าที่รายงานสำหรับวัสดุที่มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษอื่นๆ (ประมาณ 800 ม. 2 / กรัมสำหรับซิลิกาหรือคาร์บอนแอโรเจล) ก็อาจเป็น ใช้ในการใช้งานที่ต้องการอัตราส่วนพื้นผิวต่อปริมาตรสูง เช่น ตัวเร่งปฏิกิริยาของแก๊สและการจัดเก็บพลังงานความร้อน
สิ่งนี้เปลี่ยนแปลงสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับคลื่น Maxwell อย่างไร
ผู้เขียนคนแรก Blikh กล่าวว่า “มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างคำอธิบายเชิงทอพอโลยีของคลื่น Maxwell พื้นผิวและโหมดพื้นผิวทอพอโลยีที่รู้จักกันก่อนหน้านี้ จนถึงปัจจุบัน คุณสมบัติเชิงทอพอโลยีและการจำแนกประเภทของระบบคลื่นต่างๆ อาศัยคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์ของตัวดำเนินการแฮมิลตัน (เช่น พลังงาน) ที่กำหนดลักษณะเฉพาะของระบบ ในทางตรงกันข้าม คุณสมบัติเชิงทอพอโลยีของคลื่นของแมกซ์เวลล์นั้นถูกอธิบายโดยตัวดำเนินการเฮลิซิตี้ ซึ่งกำหนดลักษณะ chirality ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโพลาไรซ์แบบวงกลม ดังนั้น ทฤษฎีของเราจึงขยายขอบเขตการบังคับใช้ของวิธีการทอพอโลยีกับระบบคลื่นอื่นๆ: มันแสดงให้เห็นว่าการจำแนกทอพอโลยีไม่เพียงแต่เชื่อมโยงกับแฮมิลตันเท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวดำเนินการอื่นๆ ที่สอดคล้องกับปริมาณทางกายภาพที่อนุรักษ์ไว้ด้วย”
Franco Nori กล่าวต่อว่า: “งานของเราทำให้เกิดความบิดเบี้ยวและความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในหลาย ๆ ด้านของฟิสิกส์ของคลื่น: แม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell, สถานะควอนตัมทอพอโลยี และพลาสโมนิกส์/เมตาวัสดุ”
การค้นพบเฟสทอพอโลยีที่ไม่สำคัญในระบบควอนตัมของสสารควบแน่นและการมีอยู่ของโหมดพื้นผิวทอพอโลยีที่ส่วนต่อประสานระหว่างวัสดุที่แตกต่างกันทางทอพอโลยีส่งผลให้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2559 ในขณะที่ในตอนแรกเราคิดว่าคุณสมบัติเชิงทอพอโลยีเป็นเอกสิทธิ์เฉพาะสำหรับการเลียนแบบโครงสร้างทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนซึ่งเลียนแบบ ระบบควอนตัมควบแน่น เช่น ผลึกโฟโตนิก งานนี้แสดงให้เห็นว่าคุณลักษณะทอพอโลยีที่สวยงามยังมีอยู่ในสื่อออปติคัลไอโซทรอปิกต่อเนื่องที่ง่ายที่สุดที่อธิบายโดยรูปแบบพื้นฐานที่สุดของสมการแมกซ์เวลล์
เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite (PSCs) ที่ทำจากเฮไลด์อินทรีย์และอนินทรีย์เป็นเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีแนวโน้มว่าจะมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงาน (PCE) ที่โดดเด่น การปรับปรุงเพิ่มเติมในอุปกรณ์เหล่านี้มีข้อจำกัด อย่างไรก็ตาม จากปัญหาของตัวพาประจุไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (อิเล็กตรอนและรู) ที่รวมตัวกันใหม่ในชั้น perovskite แบบโฟโตแอคทีฟ ทีมนักวิจัยจาก North China Electric Power University และ Chinese Academy of Sciences ในกรุงปักกิ่ง
Credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>>เว็บสล็อตแตกง่าย
