हांगकांग यूनिवर्सिटी ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी (एचकेयूएसटी) के स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के शोधकर्ताओं ने इंटरफेशियल हीट ट्रांसफर में हेरफेर करने के लिए एक टिकाऊ और नियंत्रणीय रणनीति विकसित की है, जो इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे विभिन्न अनुप्रयोगों में पर्यावरण के अनुकूल कूलिंग के प्रदर्शन में सुधार का मार्ग प्रशस्त करती है।इमारतें और सौर पैनल।

टीम का शोध कार्य, जिसका शीर्षक था "जल अधिशोषक द्वारा प्रेरित ठोस/छिद्रपूर्ण सिस्टलाइन ठोस इंटरफेस पर ट्यून करने योग्य थर्मल चालकता का प्रत्यक्ष अवलोकन," हाल ही में किया गया था।प्रकाशितमेंप्रकृति संचार.प्रोफेसर झोउ के नेतृत्व में टीम में उनकी पीएच.डी. शामिल थी।छात्र वांग गुआंग, फैन होंगझाओ और ली जियावांग, साथ ही एचकेयूएसटी में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग विभाग के एसोसिएट प्रमुख प्रोफेसर ली झीगांग।

प्रभावी की मांग के रूप मेंठंडाबढ़ते वैश्विक तापमान के कारण समाधान लगातार बढ़ रहे हैं, दुनिया भर के वैज्ञानिक सक्रिय रूप से ऊर्जा-बचत करने वाली शीतलन प्रौद्योगिकियों की खोज कर रहे हैं जो अधिक प्रभावी हैं।सक्रिय शीतलन की तुलना में, जो पूरी तरह से निर्भर करता हैऊर्जा की खपतसंचालित करने के लिए, निष्क्रिय शीतलन गर्मी को कम करने और कम या बिना ऊर्जा खपत के आरामदायक तापमान बनाए रखने के लिए प्राकृतिक प्रक्रियाओं और डिजाइन सिद्धांतों पर निर्भर करता है।इसलिए इस दृष्टिकोण ने अपनी पर्यावरण-अनुकूल प्रकृति और शून्य-बिजली विशेषता के कारण शोधकर्ताओं के बीच व्यापक रुचि पैदा की है।

अध्ययन का एक उभरता हुआ क्षेत्र निष्क्रिय शीतलन का उपयोग हैधातु-कार्बनिक ढाँचे(एमओएफ), जो झरझरा सामग्री हैं जो कब्जा कर सकती हैंजल वाष्पहवा से और कमरे के तापमान अंतरिक्ष शीतलन अनुप्रयोगों में ऊर्जा दक्षता बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है।

हालाँकि, एमओएफ आम तौर पर प्रदर्शन करते हैंकम तापीय चालकता, जिससे वे ख़राब तापीय चालक बन जाते हैं।इसके अलावा, एमओएफ में अधिशोषित जल अणुओं की उपस्थिति उनकी प्रभावी तापीय चालकता को और कम कर देती है।यह सीमा उनके शीतलन प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए एमओएफ के आंतरिक थर्मल परिवहन गुणों में हेरफेर करने के लिए बहुत कम जगह छोड़ती है।

इस मुद्दे को हल करने के लिए, दुनिया भर के शोधकर्ताओं ने अपना ध्यान एमओएफ और उनके संपर्क में आने वाली सामग्रियों के बीच इंटरफेशियल गर्मी अपव्यय पर केंद्रित किया है।इंटरफेशियल थर्मल कंडक्टेंस (आईटीसी) को बढ़ाने के लिए आसंजन परतों, नैनोस्ट्रक्चर, रासायनिक संशोधन और स्व-इकट्ठे मोनोलेयर्स के उपयोग सहित विभिन्न तरीकों को नियोजित किया गया है।हालाँकि, सटीक परमाणु नियंत्रण के साथ बफर परतों को संश्लेषित करना या बनाना एक चुनौतीपूर्ण कार्य है, जो इन विधियों के संभावित अनुप्रयोगों को सीमित करता है।

अपने अग्रणी कार्य में, एचकेयूएसटी में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग विभाग के प्रो. झोउ यांगुआंग के नेतृत्व में अनुसंधान टीम ने जल सोखने की प्रक्रिया का उपयोग करके संपर्क सब्सट्रेट और विशिष्ट एमओएफ के बीच इंटरफेशियल हीट ट्रांसफर में हेरफेर करने के लिए एक टिकाऊ और नियंत्रणीय रणनीति पेश की।

व्यापक आवृत्ति-डोमेन थर्मोरिफ्लेक्टेंस (एफडीटीआर) माप के माध्यम से औरआणविक गतिशीलता(एमडी) सिमुलेशन, उन्होंने संपर्क सब्सट्रेट और एमओएफ के बीच आईटीसी में उल्लेखनीय सुधार का प्रदर्शन किया है।ITC को 5.3 MW/m से बढ़ाया गया था²के से 37.5 मेगावाट/मीटर²के, लगभग 7.1 गुना की वृद्धि का प्रतिनिधित्व करता है।अन्य एयू/एमओएफ प्रणालियों में भी प्रभावी संवर्द्धन देखा गया है।

अनुसंधान टीम इस सुधार का श्रेय एमओएफ के भीतर सोखने वाले पानी के अणुओं द्वारा सुगम घने जल चैनलों के निर्माण को देती है।ये चैनल अतिरिक्त थर्मल पथ के रूप में काम करते हैं, जो इंटरफेस में थर्मल ऊर्जा हस्तांतरण को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाते हैं।

टीम द्वारा विकसित फ़्रीक्वेंसी डोमेन प्रत्यक्ष अपघटन विधि का उपयोग करके आगे के विश्लेषण से पता चला कि अधिशोषित पानी न केवल उच्च-आवृत्ति कंपन को सक्रिय करता है, बल्कि सब्सट्रेट और एमओएफ के बीच राज्यों के कंपन घनत्व के ओवरलैप को भी बढ़ाता है जो थर्मल ऊर्जा अपव्यय को बढ़ाता है।एमओएफ को सब्सट्रेट, अधिशोषित पानी के अणुओं के ब्रिज प्रभाव को उजागर करता है।

"यह अभिनव अध्ययन न केवल एमओएफ और अन्य सामग्रियों में थर्मल परिवहन में नई अंतर्दृष्टि प्रदान करता है, बल्कि एमओएफ से जुड़े शीतलन अनुप्रयोगों के प्रदर्शन को बढ़ाने का भी बड़ा वादा करता है। जल सोखने की प्रक्रिया का लाभ उठाकर, हमारी टीम ने इंटरफेशियल हीट में हेरफेर करने में एक सफलता हासिल की है।स्थानांतरण, अधिक कुशल शीतलन प्रौद्योगिकियों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है," प्रोफेसर झोउ ने कहा।