来自香港的科学家已经开发出一种柔软、仿生热管技术基于鱿鱼。他们的研究已经发表在《华尔街日报》滴。
研究:液体状软热管多个热传输。图片来源:NaturePicsFilms / Shutterstock.com
热传输
高效热传输是至关重要的关键产业,如电站、国内暖气供应,和热管理系统供人类使用。
传统热热管是由金属,如铜和钢,这意味着他们是刚性结构,不能变形。大型沸腾和凝结过程的传热系数给热管高温运输能力。然而,由于他们的刚性结构,他们不能满足复杂工业需求由于加热和冷却表面不同位置的实际应用。
例如,人体曲线美的表面,传热,而刚性管道已经成功地应用于汽车座椅加热的应用程序,其刚性性质牺牲一些效率。这使得几个行业软管道一个更有吸引力的选择。
的照片(a)液体状软热管而鱿鱼(插图照片显示聚四氟乙烯管之间的连接部分和铜管),(b)接触角(CA)的水和丙酮在聚四氟乙烯和液体毛细高度聚四氟乙烯管(红色虚线表示散装液体表面),(c)的灵活性不同分支的液体状软热管,(d)软热管的热电偶的位置,(e)弯曲,以及热管内部结构(f)。图片来源:康,Z, et al .,滴
灵活的热传输管道
一些商业用途的使用可以提高软管道,包括融雪系统、灵活的通信设备,可穿戴技术,电子冷却,地热能收获、废热回收、和热管理系统对宇航员和工人在极端环境中。
研究探讨了可弯曲热传输管道的发展近年来,与团队融合元素如柔性波纹管和连接冷却和加热部分使用氟橡胶和聚氨酯等弹性材料。欧洲杯足球竞彩其他研究提出了管道与多个可弯曲部分,和研究已经证明有前途,报告好导热系数。
但是,目前有一些重要的局限性提出了柔性热管系统。这些系统的主要缺点是他们有限的灵活性,由于小尺寸的灵活的部分。
为了克服这个关键限制,研究人员专注于充分灵活的热管系统的发展。一项研究调查了管道建设与小说结构由套管材料由聚乙烯、低密度聚乙烯对苯二酸盐和铝。欧洲杯足球竞彩毛细作用的物质是一个triple-layered铜编织网。
影响弯曲角的热管热性能在不同填充率:(a)弯曲角度的定义,(b)的照片的软热管弯曲角度的0,30°,50°、70°、90°,(c)热流加热部分和平均温度的冷却垫,(d)等效导热系数,(e)冷却垫温度在不同的分支。图片来源:康,Z, et al .,滴
另一项研究使用硅橡胶套管和铜编织网和毛细作用的材料。欧洲杯足球竞彩然而,这种灵活的热管显示热导率不足。为了改善这种情况,另一个研究建议使用铝外壳的包装薄膜材料和毛细作用nanowire-covered功能铜网材料,这显示在一些条件下导热系数提高四倍。
最近的发展研究是对脉动热管的关注,可以废除heat-wicking结构。管道与多层复合成分和管夹结构一直在探索在最近的报纸,以及脉动热管系统扩展灵活。虽然早期的结果是有前途的,一些关键挑战坚持他们的设计。
这项研究
仿生结构发现关键研究应用在多个领域。鱿鱼中获取灵感,研究者们已经开发出一种传热管道系统与优越的灵活性和特殊的传热能力。软热管是由聚四氟乙烯制成的细管与多个运输分支。
的分支结构提出软传热管道提供热系统中的多个位置和提供同步加热和冷却功能。系统具有良好的可伸缩性,这意味着它可以被用于这两个小型和大型商业和工业应用。
脉动热管,squid-inspired系统提供了一个单向流动的蒸汽泡沫和液体蛞蝓,大幅改善,目前报道的灵活和软管传热系统。
比较的灵活性和当量导热系数之间的引用和当前的研究。图片来源:康,Z, et al .,滴
研究成果和结论
作者评估了柔软的传热管道的性能在不同的温度条件下,在不同的倾向和弯曲角度。结果是阳性,表明系统的等效导热系数可能达到近17倍铜的性能报告。
几乎没有影响squid-inspired系统的热导性能在弯曲的测试中,有90人o变形造成的损失10 - 13%。倾角对热导的影响更显著,从90年10月o造成20 - 25%的损失。然而,即使在10o,提出系统的热导性能比铜高5倍。
此外,该系统可以通过增加分支机构的数量和比例总体上管长度。软管道可以用于多个加热和冷却应用程序由于分支拥有各种冷却垫温度的可能性。提高加热温度可提高系统的热性能。
最后,作者指出,他们的论文中包含的有前景的结果证明了适用性软热管系统的关键应用,如身体热管理、软电子设备冷却,太阳能系统和废热回收。
进一步的阅读
康,Z, et al。(2022)液体状软热管多个热传输滴[网络]onlinelibrary.wiley.com。可以在:https://doi.org/10.1002/dro2.25。
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