陳根:石墨烯“開關”,可按需調節電池溫度

文|陳根

隨著電子裝置變得更小巧、更智慧,管理熱量成為一個關鍵的話題。多數裝置使用被動熱管理,如傳導和對流,從而使多餘的熱量進行轉移。但這種系統往往是不可調諧或調整的,而且在寒冷的條件下很難產生效用。

例如鋰離子電池的建議使用溫度是在0 - 45°C(32 - 113°F)之間,尤其是在充電的時候。一旦溫度超出這個範圍,就有降低電池效能的風險。而防止元件過熱是一直以來電池開發領域的重要方向,其影響電子裝置的設計,因為電子裝置本身會散發大量熱量。

與此同時,當外部溫度下降時,將熱量留在裝置中也會很需要。

如果溫度太低,那麼可能無法啟用

溫度太高,則可能會有爆炸的危險。

近日,科學家研發的溫度開關有望解決這個問題。

其由石墨烯泡沫製成,當天氣寒冷時,它可以動態地捕獲熱量,也可以在溫度過高時,允許熱量排出。由於石墨烯泡沫內部有氣穴,它就像一個絕緣體。因此,研究小組利用這種雙重性質,製造了一個能在絕緣體和導體之間來回切換的層。

測試中,研究人員將石墨烯泡沫樣品放在一個加熱器和一個散熱器之間,並測量泡沫被壓縮或放鬆時的溫度和熱流。

它開始時有 1.2 毫米厚,像一個絕緣體,但當它被擠壓到 0.2 毫米時,它的導熱效能就會提高8倍。

陳根:石墨烯“開關”,可按需調節電池溫度

在另一項實驗中,該團隊模擬了0到30°C(32到86°F)之間的真實環境溫度,將石墨烯泡沫放置在類比電子裝置的熱源上。結果同樣令人驚喜——在整個環境溫度範圍內它穩定了裝置的工作溫度

該石墨烯裝置就像電路中的一個電阻,但它改變的不是電流的流量,而是改變了允許透過的熱量。未來,該系統可能對於手機、電腦等個人電子產品較為有用,也可能擴大到對溫度特別敏感的電動汽車電池等更大系統。

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