NIMS 研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種技術(shù)，可以對(duì)材料樣本內(nèi)的熱傳播路徑和行為進(jìn)行納米級(jí)觀(guān)察。這是通過(guò)能夠發(fā)射脈沖電子束的掃描透射電子顯微鏡(STEM)和納米級(jí)熱電偶(NIMS 開(kāi)發(fā)的高精度溫度測(cè)量裝置)實(shí)現(xiàn)的。該研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。
近年來(lái)，公眾對(duì)節(jié)能和回收的興趣大大增加。這一變化激發(fā)了科學(xué)家們開(kāi)發(fā)能夠高精度控制和利用熱量的下一代材料/設(shè)備，包括能夠?qū)U熱轉(zhuǎn)化為電能的熱電設(shè)備以及能夠冷卻暴露在高溫下的電子元件的散熱復(fù)合材料。
測(cè)量材料內(nèi)的納米級(jí)熱傳播一直很困難，因?yàn)槠涮匦?即行進(jìn)熱波的振幅、速度、路徑和傳播機(jī)制)會(huì)根據(jù)材料的特性(即其成分和尺寸以及類(lèi)型和類(lèi)型)而變化。內(nèi)部存在大量缺陷)，對(duì)其進(jìn)行加熱。因此，人們期待新技術(shù)的發(fā)展能夠原位觀(guān)察熱量如何流過(guò)材料的納米結(jié)構(gòu)。
該研究小組開(kāi)發(fā)了一種使用 STEM 的納米級(jí)熱傳播觀(guān)測(cè)技術(shù)，其中將脈沖納米級(jí)電子束施加到材料樣本的特定位置，產(chǎn)生熱量，然后使用 NIMS 開(kāi)發(fā)的納米級(jí)熱電偶以變化的溫度形式測(cè)量熱量。
用脈沖電子束照射樣品可以定期測(cè)量不同熱波相位并分析熱波速度和振幅。
此外，輻射部位的精確納米級(jí)重新定位能夠?qū)岵ㄏ辔缓驼穹臅r(shí)間變化進(jìn)行成像。這些圖像不僅可用于執(zhí)行納米級(jí)熱導(dǎo)率測(cè)量，還可用于創(chuàng)建跟蹤熱傳播的動(dòng)畫(huà)視頻。
通過(guò)使用本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的原位技術(shù)觀(guān)察納米級(jí)熱傳播，可以闡明材料的微觀(guān)結(jié)構(gòu)與熱量如何流經(jīng)它們之間的復(fù)雜關(guān)系。
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