홍콩과기대(HKUST) 공과대학 연구원들은 계면 열 전달을 조작하기 위한 지속 가능하고 제어 가능한 전략을 개발하여 전자 제품과 같은 다양한 응용 분야에서 친환경 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 길을 열었습니다.건물과 태양광 패널.

"물 흡착 물에 의해 유도 된 고체/다공성 낭종의 고형 인터페이스에서 조정 가능한 열전도의 직접 관찰"이라는 제목의 팀의 연구 작업은 최근에있었습니다.출판됨~에네이처커뮤니케이션즈.Zhou 교수가 이끄는이 팀에는 박사 학위가 포함되었습니다.Wang Guang, Fan Hongzhao 및 Li Jiawang은 물론 Hkust 교수 Li Zhigang의 기계 및 항공 우주 공학부 부교장.

효과적인 수요로냉각전 세계 과학자들은 지구 온도가 상승함에 따라 솔루션이 계속 증가하고 있습니다.활성 냉각과 비교하여 전적으로 의존합니다에너지 소비작동하기 위해 수동 냉각은 자연 공정 및 설계 원리에 의존하여 열을 줄이고 에너지 소비가 낮거나없는 편안한 온도를 유지합니다.따라서이 접근법은 생태 친화적 인 성격과 전기성 특성으로 인해 연구원들 사이에 큰 관심을 불러 일으켰습니다.

신흥 연구 분야 중 하나는 수동 냉각 사용입니다금속 유기 프레임 워크(MOFS), 캡처 할 수있는 다공성 물질 인 (MOFS)수증기공기에서 실온 공간 냉각 응용 분야에서 에너지 효율을 높이는 데 사용됩니다.

그러나 MOF는 일반적으로 전시합니다낮은 열전도율, 열 도체가 열악하게 만듭니다.또한, MOF에 흡착 된 물 분자의 존재는 효과적인 열전도율을 더욱 감소시킨다.이 제한은 냉각 성능을 향상시키기 위해 MOF의 본질적인 열 전달 특성을 조작 할 여지가 거의 없습니다.

이 문제를 해결하기 위해 전 세계 연구원들은 MOF와 그들이 접촉하는 재료 사이의 계면 열 소산에 관심을 돌렸다.접착 층의 사용, 나노 구조, 화학적 변형 및 자체 조립 단일 층의 사용을 포함한 다양한 접근법이 계면 열전도 (ITC)를 향상시키기 위해 사용되었다.그러나, 정확한 원자 제어를 갖는 완충 층 합성 또는 제조는 이들 방법의 잠재적 응용을 제한하는 데 어려운 작업이다.

개척 작업에서 Hkust의 기계 및 항공 우주 공학부의 Zhou Yanguang 교수가 이끄는 연구팀은 물 흡착 과정을 활용하여 접촉 된 기판과 전형적인 MOF 간의 계면 열 전달을 조작하기위한 지속 가능하고 제어 가능한 전략을 도입했습니다.

포괄적 인 주파수 도메인 온도류 (FDTR) 측정을 통해분자 역학(MD) 시뮬레이션에서, 접촉 된 기판과 MOF 사이의 ITC에서 현저한 개선을 보여 주었다.ITC는 5.3MW/m에서 증가했다²K ~ 37.5 mW/m²K, 약 7.1 배의 향상을 나타냅니다.다른 AU/MOF 시스템에서도 효과적인 향상이 관찰됩니다.

연구팀은 이러한 개선이 MOF 내의 흡착 된 물 분자에 의해 촉진 된 밀도가 높은 수로의 형성에 대한 개선을 기인합니다.이 채널은 추가 열 경로 역할을하며 인터페이스를 가로 질러 열 에너지 전달을 크게 향상시킵니다.

팀이 개발 한 주파수 도메인 직접 분해 방법을 사용한 추가 분석은 흡착 된 물이 고주파 진동을 활성화시킬뿐만 아니라 기판과 MOF 사이의 상태의 진동 밀도의 중첩을 증가시키는 것으로 나타났습니다.흡착 된 물 분자의 교량 효과를 강조하는 MOF에 대한 기판.

"이 혁신적인 연구는 MOF 및 기타 재료에 걸쳐 열 수송에 대한 새로운 통찰력을 제공 할뿐만 아니라 MOF와 관련된 냉각 응용 분야의 성능을 향상시킬 수있는 큰 약속을 가지고 있습니다. 물 흡착 공정을 활용하여 우리 팀은 계면 열을 조작하는 데 돌파구를 달성했습니다.Zhou 교수는 이렇게 말했다.