Создан материал, который проводит электричество, но не нагревается
Хорошо известно, что различного рода металлы, способные проводить электричество, в то же время довольно сильно нагреваются. Это обусловлено целым рядом химических и физических свойств материалов, но электро- и теплопроводность почти всегда «идут рука об руку». Однако, как мы знаем, в нашем мире нет ничего ничего не возможного. Например, как передает редакция издания Sciencealert, группа исследователей из лаборатории Университета Беркли (США) смогла создать металл, который отлично проводит электричество, но при это не нагревается.
Создан материал, нарушающий физические законы?
Какой металл обладает уникальными свойствами?
Как сообщают ученые, новый металл (а точнее соединение металла), что проводит электричество, не проводя тепла бросает вызов нашему нынешнему пониманию того, как работают проводники. Так как само его наличие противоречит тому, что называется законом Видемана-Франца. Если не вдаваться в подробности, то данный физический закон утверждает, что хорошие проводники электричества также будут пропорционально хорошими проводниками тепла. Этим объясняется, например, то, что приборы, использующие для своей работы электричество, со временем нагреваются. Но не будем больше оттягивать интригу. Команда ученых из США показала, что данное явление не наблюдается в оксиде ванадия, который обладает странной способностью «переключаться» с материала, являющегося изолятором, на проводящий металл при температуре 67 градусов Цельсия.
Это было совершенно неожиданное открытие, — сказал ведущий исследователь Джункуао Ву из отдела материаловедения Лаборатории Беркли. Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания основного принципа работы новых проводников. Новое неожиданное свойство не только изменяет то, что мы знаем о проводниках, но и может быть невероятно полезным. Например, металл однажды может быть использован для преобразования отработанного тепла от двигателей и приборов обратно в электричество.
Так что никаких физических законов оксид ванадия не нарушает. Стоит заметить, что исследователи уже знали о нескольких других материалах, которые проводят электричество лучше, чем тепло, но они проявляют эти свойства только при температурах ниже нуля, что делает их крайне непрактичными для применения в реальной жизни. Оксид ванадия, с другой стороны, обычно является только проводником электричества при плюсовых температурах выше комнатной температуры, что означает, что он имеет быть намного более практичным. Чтобы открыть это странное свойство, команда изучила, как электроны движутся в кристаллической решетке оксида ванадия, а также то, сколько тепла в этот момент генерируется.
Удивительно, но они обнаружили, что теплопроводность, которую можно было бы приписать электронам в материале, была в 10 раз меньше той величины, которая предсказывалась законом Видемана-Франца. Причина этого, по-видимому, заключается в способе перемещения электронов через материал.
Электроны двигаются синхронно друг с другом. Как жидкость, а не как отдельные частицы, что наблюдается в обычных металлах. Для электронов теплопроводность — это случайное движение. Обычные металлы переносят тепло эффективно, потому что существует много различных возможных микроскопических конфигураций поведения электронов и они могут хаотично перемещаться. А вот скоординированное движение электронов в диоксиде ванадия наносит ущерб теплопередаче, поскольку существует меньше «возможностей для движения». При этом электропроводность в данном случае не страдает.
Интересно, что когда исследователи смешали оксид ванадия с другими металлами, они смогли «настроить» количество электричества и тепла, которое он может проводить, что может быть невероятно полезно для будущих применений. Например, когда эксперты добавили металл под названием вольфрам к оксиду ванадия, они сделали его лучшим теплопроводником. Хотите узнать больше новостей из мира высоких технологий? Подписывайтесь на нас в Яндекс.Дзен.
Настраивая таким образом теплопроводность, материал может эффективно применяться для автоматического рассеивания тепла в жаркое лето, потому что он будет иметь высокую теплопроводность, но предотвращать его потерю в холодную зиму из-за низкой теплопроводности при более низких температурах.
Какие материалы не нагреваются?
Какие есть материалы (любые: от металла до стекла) , которые не нагреваются от температуры (хотя бы до 100-150 градусов остаются неизмеными).
Лучший ответ
Есть. Вакуум.
Остальные ответы
Древесный уголь
Нет таких, и быть не может.
думаю, нет. Все нагреваются, только скорость нагрева разная
А 100-150 градусов — это не нагрев? Или для тебя «не разрушаются от нагрева» и «не нагреваются» — одно и то же?
Кстати, у тебя дома нет кастрюль или чайников?!
любое вещество принимает температуру окружающей среды. Закон стефана-Больцмана.
атомам как-то пофиг, в каком они веществе сейчас — внешние удары от молекул воздуха и фотоны теплового излучения их разгоняют, в свою очередь они сами излучают тепловое излучение, в итоге устанавливается равновесие по температуре.
чтобы предмет «держал» температуру, в нем должны идти какие-то реакции. Например — окисление пищи в организме человека, для охлаждения — выделение пота. Обязательно с затратой энергии (второе начало термодинамики)
у америкосов для поддержания постоянной температуры атомной бомбы кожух просто засыпали живыми цыплятам!
Не нагревается в общепринятом смысле только т. н. «абсолютно твердое тело», которое колеблется целиком поступательно (при этом суммарный импульс колебаний для тела >> размеров атома будет стремиться к нулю) . В природе не существует.
Если имеется в виду «ненагрев» при поглощении тепла извне в узком температурном диапазоне, то это почти все материалы с кристаллической решеткой на участках перехода из твердого агрегатного состояния в жидкое (например, льду при 0°С нужно передать энное количество тепла, чтобы он стал 0°С водой).
Был в старом офисе обычный обогреватель. Сделан как вентилятор (круглая тарелка с отражающей поверхностью зеркальной, посредине в стеклянной трубке нить накаливания. Все это закрыто было решеткой (крепкая как метал, но но ощуп бархатная черная поверхность). Так вот тены жарили от души руку держать не возможно близко, при этом решетка никогда не нагревалась, к ней легко можно было прикасаться рукой не боясь обжечься. Интересен материал из чего она была сделана никак найти не могу.
Огнеупорные материалы для печей
Основной источник тепла, способ преобразования воды в горячий пар, нагрев теплоносителя, укрепление структуры материала — неполный перечень функций, которые выполняет печь. Бытовая печка — конструкция из стали, кирпича, глины и других материалов, которая способна нагреваться до температуры 400-500 С.
Нагрев незащищенной внутренней отделки стен из дерева, пластика, тканей приводит к закономерному результату — обугливанию, выделению токсичных продуктов горения, появлению открытого пламени и, в конце концов — пожару. Для максимального снижения риска неблагоприятных последствий предназначен огнеупорный материал для печей или другие средства защиты ограждающих конструкций.
Защита источника тепла
Кирпичная печь — классический способ обогрева одной или нескольких комнат в доме. Для ее изготовления используют печной кирпич, который сохраняет свои свойства при значительных перепадах температуры. В случае, если верхнюю часть печи используют для приготовления пищи, производители огнестойких материалов предлагают жаропрочные керамические панели.
Жаропрочная сталь либо чугун — еще один материал, который используют при конструировании печей для бани. Стенки металлических печей гораздо тоньше кирпичных, благодаря чему они получаются более компактными и не менее эффективными. Чугун дольше сохраняет тепло, выдерживает огромное количество циклов нагрев/остывание.
Такую разновидность источника тепла как камин, с давних времен выкладывали из натурального камня. Родиной каминов считают Англию с ее не совсем комфортным климатом. Камни скрепляли известью с добавлением различных компонентов, выдерживающих высокие температуры.
Способы снижения интенсивности нагрева воздуха около печи
Чем жарче огонь в печи — тем сильнее нагреваются ее стенки, отдавая тепло в окружающее пространство. Печки (и их аналоги) редко устанавливают на большом удалении от стен, для экономии пространства. Именно поэтому инженеры-конструкторы и теперь изобретают технические решения, способные уменьшить передачу тепла.
Тепловой экран — наружная оболочка из тонколистовой стали, которая окружает корпус металлической печи. Благодаря экрану, тепловое излучение на стены сокращается до значительных +100 С. Это означает, что внутренняя обшивка бани из вагонки, деревянного бруса не обуглится и не задымит.
Наружные стенки кирпичной печи часто обкладывают огнеупорными шамотными плитами, изготовленными из глинистого сырья. Шамотные изделия обжигают в печах с температурой до 1500 С. Специальная технология изготовления позволяет использовать шамотную плиту для формирования камеры сгорания топлива. Технология обработки внутренних и внешних печных, каминных стенок получила обозначение «футеровка».
Проблема, с которой сталкиваются мастера-печники — свойство металла увеличиваться в объеме при нагревании. Без принятия должных мер проемы для установки створок, задвижек могут быть повреждены чугунной фурнитурой.
Защита архитектурных элементов
Классический тип отделки русской бани — натуральное дерево. Согласно требованиям СНиП и предписаниям контролирующих органов, минимальное расстояние металлической печи до деревянной стенки должно составлять минимум 32 см, и это правило распространяется только на термоисточник из кирпича.
Для огнезащиты всех типов стен, пола и потолка используют листовые жаропрочные материалы. Они могут быть изготовлены из натурального либо искусственного сырья:
До недавнего времени был популярен асбест — силикат из тончайших волокон, способный выдерживать нагревание до полутора тысяч градусов (установленная температура плавления). Учеными доказано, что асбестовые материалы относятся к канцерогенам — веществам, вызывающим появление раковых опухолей.
Еще один способ огнезащиты бани, котельной или промышленного помещения и стен вокруг печи — отделка матами или листами каменной ваты. Каменная вата — спрессованная плита, полученная в результате плавления и выдувания волокон из базальта. Толщина листа колеблется от 5 до 200 мм, волокна соединяют в единое целое несколькими способами.
Огнеупорные материалы Basfiber — находка для строителя
Отличное решение для огнезащиты печи – базальтовые материалы Basfiber (прежде всего – маты и шнур).
Формирование мата Басфайбер происходит при помощи обработки тончайших базальтовых волокон иглопробивной машиной. Готовое изделие не содержит клея на основе формальдегидных смол, которые при нагревании выделяют опасные для здоровья вещества. Для работы с данной продукцией не нужна дополнительная защита в виде респиратора, резиновых перчаток (в отличие от стекловаты, базальтовая вата не распадается на частицы, проникающие в дыхательную систему человека).
Базальтовые иглопробивные маты при кажущейся тонкости (до 12 мм) способны эффективно защитить любые типы поверхностей от нагревания. Фольгированные маты Basfiber, используемые для облицовки стен, не только защищают от высоких температур, но и отражают тепло, делая нагрев бани более быстрым.
Базальтовый шнур Basfiber — помощник печника, благодаря которому все соединения кирпича и металлической фурнитуры будут гармонично взаимодействовать при нагревании. Шнур компенсирует зазор между печной дверцей и проемом, не давая дыму проникнуть за пределы камеры сгорания. Главные преимущества базальтового шнура Басфайбер:
- долгий срок службы, в течение которого структура материала не разрушится со временем;
- безопасное сырье, не выделяющее опасных веществ;
- широкий выбор диаметров изделий.
Заказывайте базальтовые материалы Basfiber напрямую у производителя – в компании «Базкорд» — по низким ценам. Доставим продукцию в любой регион России!
Изобретен материал, который охлаждает себя сам
Ученые из Колорадского университета в Боулдере разработали материал со свойством пассивного охлаждения. Это означает, что для снижения собственной температуры ему не нужна ни электроэнергия, ни вода, сообщает CleanTechnica.
Читайте «Хайтек» в
У нового материала снижение температуры происходит, как ни странно, под действием прямого солнечного света. Открытие может стать прорывным для энергетической индустрии. Сейчас электростанции генерируют огромные объемы тепла и тратят большие средства на его отвод. Новый материал позволит изменить ситуацию.
Также его применение повысит эффективность солнечной энергетики. Перегревание солнечных панелей является большой проблемой. Это приводит к тому, что они выдают меньше энергии, чем могут. Использование материала при строительстве панелей может увеличить эффективность выработки энергии солнца на несколько процентов.
8 наций, которым грозит вымирание
Перед исследователями стояла задача создать материал, который отражает солнечные лучи обратно в атмосферу, а тепло при этом отводится в виде инфракрасного излучения. Ученые добились этого, добавив рассеивающие стеклянные микросферы в полимерную пленку. Под пленкой они разместили тонкое серебряное покрытие для обеспечения максимального коэффициента отражения. В итоге получилось создать материал, который естественным образом теряет тепловую энергию при попадании на него солнечного света, а не нагревается, как все «нормальные» материалы.
Ученые отмечают, что готовый материал чем-то похож на обычную фольгу, только немного толще. Его производство не требует сложных технологий, так что вполне вероятно, что он быстро распространится. Авторы исследования говорят, что 10-20 квадратных метров этого материала на крыше могут охладить небольшой дом в летнюю жару вместо кондиционера. Заявка на патент уже подана, а первый демонстрационный вариант площадью 200 квадратных метров появится до конца этого года.
Mazda создала первый в мире бензиновый двигатель без свечей зажигания
Современная наука порождает множество разных феноменов, которые на первый взгляд противоречат законам физики так же, как этот материал. Например, в апреле ученые заявили о создании вещества с отрицательной массой, до этого другие исследователи рассказали о создании синтетического алкоголя, потребление которого не влечет отрицательных последствий.