Published March 9, 2015
| Version v1
Publication
Open
Controllable Thermal Rectification Realized in Binary Phase Change Composites
Creators
- 1. Peking University
- 2. Tsinghua University
- 3. Institute of Microelectronics
- 4. Institute of High Performance Computing
Description
Phase transition is a natural phenomenon happened around our daily life, represented by the process from ice to water. While melting and solidifying at a certain temperature, a high heat of fusion is accompanied, classified as the latent heat. Phase change material (PCM) has been widely applied to store and release large amount of energy attributed to the distinctive thermal behavior. Here, with the help of nanoporous materials, we introduce a general strategy to achieve the binary eicosane/PEG4000 stuffed reduced graphene oxide aerogels, which has two ends with different melting points. It's successfully demonstrated this binary PCM composites exhibits thermal rectification characteristic. Partial phase transitions within porous networks instantaneously result in one end of the thermal conductivity saltation at a critical temperature, and therefore switch on or off the thermal rectification with the coefficient up to 1.23. This value can be further raised by adjusting the loading content of PCM. The uniqueness of this device lies in its performance as a normal thermal conductor at low temperature, only exhibiting rectification phenomenon when temperature is higher than a critical value. The stated technology has broad applications for thermal energy control in macroscopic scale such as energy-efficiency building or nanodevice thermal management.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
المرحلة الانتقالية هي ظاهرة طبيعية تحدث حول حياتنا اليومية، ممثلة في العملية من الجليد إلى الماء. أثناء الذوبان والتصلب عند درجة حرارة معينة، تصاحب حرارة اندماج عالية، تصنف على أنها الحرارة الكامنة. تم تطبيق مادة تغيير الطور (PCM) على نطاق واسع لتخزين وإطلاق كمية كبيرة من الطاقة المنسوبة إلى السلوك الحراري المميز. هنا، بمساعدة المواد النانوية، نقدم استراتيجية عامة لتحقيق الهلاميات الهوائية ثنائية الأيكوسان/PEG4000 المحشوة بأكسيد الجرافين المختزل، والتي لها نهايتان بنقاط انصهار مختلفة. لقد أثبت بنجاح أن مركبات PCM الثنائية هذه تُظهر خاصية التصحيح الحراري. تؤدي انتقالات الطور الجزئي داخل الشبكات المسامية على الفور إلى نهاية واحدة من ملح الموصلية الحرارية عند درجة حرارة حرجة، وبالتالي تشغيل أو إيقاف التصحيح الحراري مع معامل يصل إلى 1.23. يمكن زيادة هذه القيمة عن طريق ضبط محتوى تحميل وحدة التحكم في مجموعة نقل القدرة. يكمن تفرد هذا الجهاز في أدائه كموصل حراري طبيعي عند درجة حرارة منخفضة، ولا يظهر ظاهرة التصحيح إلا عندما تكون درجة الحرارة أعلى من القيمة الحرجة. تمتلك التكنولوجيا المذكورة تطبيقات واسعة للتحكم في الطاقة الحرارية على نطاق عياني مثل بناء كفاءة الطاقة أو الإدارة الحرارية للأجهزة النانوية.Translated Description (French)
La transition de phase est un phénomène naturel qui s'est produit autour de notre vie quotidienne, représenté par le processus de la glace à l'eau. Tout en fondant et en se solidifiant à une certaine température, une chaleur de fusion élevée est accompagnée, classée comme chaleur latente. Le matériau à changement de phase (PCM) a été largement appliqué pour stocker et libérer une grande quantité d'énergie attribuée au comportement thermique distinctif. Ici, à l'aide de matériaux nanoporeux, nous introduisons une stratégie générale pour atteindre les aérogels binaires d'oxyde de graphène réduit bourré d'eicosane/PEG4000, qui a deux extrémités avec des points de fusion différents. Il a été démontré avec succès que ce composite PCM binaire présente une caractéristique de rectification thermique. Les transitions de phase partielles dans les réseaux poreux entraînent instantanément une extrémité de la saltation de conductivité thermique à une température critique, et donc l'activation ou la désactivation du redressement thermique avec le coefficient jusqu'à 1,23. Cette valeur peut être encore augmentée en ajustant le contenu de chargement du PCM. Le caractère unique de cet appareil réside dans ses performances en tant que conducteur thermique normal à basse température, ne présentant un phénomène de rectification que lorsque la température est supérieure à une valeur critique. La technologie indiquée a de vastes applications pour le contrôle de l'énergie thermique à l'échelle macroscopique, telles que le bâtiment à efficacité énergétique ou la gestion thermique des nanodispositifs.Translated Description (Spanish)
La transición de fase es un fenómeno natural que ocurre en nuestra vida diaria, representado por el proceso del hielo al agua. Mientras se funde y solidifica a cierta temperatura, se acompaña de un alto calor de fusión, clasificado como calor latente. El material de cambio de fase (PCM) se ha aplicado ampliamente para almacenar y liberar una gran cantidad de energía atribuida al comportamiento térmico distintivo. Aquí, con la ayuda de materiales nanoporosos, introducimos una estrategia general para lograr los aerogeles binarios de eicosano/PEG4000 rellenos de óxido de grafeno reducido, que tiene dos extremos con diferentes puntos de fusión. Se ha demostrado con éxito que estos compuestos de PCM binarios exhiben características de rectificación térmica. Las transiciones de fase parciales dentro de las redes porosas dan como resultado instantáneamente un extremo de la saltación de conductividad térmica a una temperatura crítica y, por lo tanto, encienden o apagan la rectificación térmica con un coeficiente de hasta 1.23. Este valor se puede aumentar aún más ajustando el contenido de carga de PCM. La singularidad de este dispositivo radica en su funcionamiento como conductor térmico normal a baja temperatura, presentando únicamente un fenómeno de rectificación cuando la temperatura es superior a un valor crítico. La tecnología mencionada tiene amplias aplicaciones para el control de la energía térmica a escala macroscópica, como la construcción de eficiencia energética o la gestión térmica de nanodispositivos.Files
srep08884.pdf.pdf
Files
(1.6 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:78554874dfbf4aa52e06c813dab587f8
|
1.6 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصحيح حراري يمكن التحكم فيه يتحقق في مركبات تغيير الطور الثنائي
- Translated title (French)
- Rectification thermique contrôlable réalisée dans des composites à changement de phase binaire
- Translated title (Spanish)
- Rectificación térmica controlable realizada en compuestos binarios de cambio de fase
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2003554572
- DOI
- 10.1038/srep08884
References
- https://openalex.org/W1692302176
- https://openalex.org/W1955871949
- https://openalex.org/W1968272203
- https://openalex.org/W1971064042
- https://openalex.org/W1986070322
- https://openalex.org/W1986390011
- https://openalex.org/W1998421800
- https://openalex.org/W1999951714
- https://openalex.org/W2007329236
- https://openalex.org/W2015435409
- https://openalex.org/W2018361586
- https://openalex.org/W2030055321
- https://openalex.org/W2030086321
- https://openalex.org/W2036275833
- https://openalex.org/W2044360292
- https://openalex.org/W2049612402
- https://openalex.org/W2063807163
- https://openalex.org/W2065712359
- https://openalex.org/W2072853181
- https://openalex.org/W2075865840
- https://openalex.org/W2082215061
- https://openalex.org/W2085171543
- https://openalex.org/W2093694540
- https://openalex.org/W2094177768
- https://openalex.org/W2110372288
- https://openalex.org/W2128800569
- https://openalex.org/W2137607261
- https://openalex.org/W2147683655
- https://openalex.org/W2149073164
- https://openalex.org/W2151080396
- https://openalex.org/W2156102796
- https://openalex.org/W2158843341
- https://openalex.org/W2166475097
- https://openalex.org/W2317634532
- https://openalex.org/W2319441895
- https://openalex.org/W3101746025
- https://openalex.org/W4248650893