Новый полимер, созданный учёными из университета Пенсильвании (Pennsylvania State University), может менять свою температуру в зависимости от напряжённости электрического поля. Причём в режиме, достаточном для функционирования бытовой электроники.
По словам исследователей, изобретение может пригодиться для разработки новых компьютерных кулеров, а также для производства «экологически чистых» холодильников.
В принципе, электрокалорический эффект известен уже давно, с 1960-х годов прошлого века. Заключается он в возможности охлаждения или нагрева некоторых материалов под воздействием электрического поля.
Например, если вы хотите что-то охладить, вам нужно лишь завернуть это что-то в специальный материал и приложить поле – далее всё будет происходить в соответствии с термодинамическими законами.
Но широкого применения данная технология не получила ввиду малой продуктивности: наибольшие изменения температуры, которые удавалось достичь, не превышали 2 °C.
В последнее время наметились кое-какие подвижки в этой области. В 2006 году в журнале Science группа учёных из Кембриджа во главе с Алексеем Мищенко (Alexei Mischenko) опубликовала результаты эксперимента по использованию электрокалорического эффекта в керамических материалах.
Полученная величина нагрева/охлаждения составила 12 °C. Но, увы, лишь при температурах свыше 220 °C. А рабочий режим микропроцессора – около 85 °C.
Новый американский полимер, утверждают разработчики, достигает тех же параметров, но уже при 70 °C.
И у него есть ещё одно преимущество – хорошая теплопроводность. В семь раз лучшая, чем у керамики. «В кулере помимо собственно охлаждения важно знать, куда девать отведённое тепло», — напоминает руководитель исследования Чжан Цимин (Qiming Zhang).
По мнению доктора Цимина, полезные качества полимера обусловлены его молекулярной структурой: «В керамике атомы „закреплены“ более жёстко, а в полимерах на их положение можно воздействовать электрическим полем».
По словам сотрудника Intel Раджива Монгиа (Rajiv Mongia), новый материал придётся весьма кстати в ноутбуках – ведь его можно будет просто соединить с процессором или необходимой микросхемой для их последующего охлаждения.
Кстати, минимальный порог температурной дельты для чипов – 10 °C, так что разработка учёных из Пенсильвании вполне подходит на эту роль.
Есть, правда, одна загвоздка: выход на рабочий режим требует электрического напряжения в 120 вольт. А для переносных компьютеров это уже не годится.
Но и запасной вариант найдётся. Возможно, первыми, кто возьмёт полимер на вооружение, станут производители холодильных установок. По расчётам доктора Нила Матура (Neil Mathur), принимавшего участие в «керамическом проекте», применение новой технологии позволит сократить энергопотребление на 30-40%.
А главное, можно обойтись без использования опасных для озонового слоя хлорфторуглеводородов (CFC).
Правда, не совсем непонятно, во что окружающей среде обойдётся производство самого полимера.
Подробности вы можете найти в журнале Science.
Читайте также о полимере для искусственных мышц или об одежде из электропластмассы.