(Tin tức Nanowerk) Các vật liệu eutectic đông đặc tự lắp ráp được định hướng bởi một mẫu có các đặc điểm thu nhỏ thể hiện các cấu trúc và mẫu vi mô độc đáo là kết quả của sự khuếch tán và gradient nhiệt do mẫu gây ra. Mặc dù mẫu cố gắng ép vật liệu đông đặc thành một mẫu thông thường, nhưng khi mẫu mang nhiều nhiệt, nó cũng có thể cản trở quá trình đông đặc và gây ra sự rối loạn trong mẫu dài hạn. Các nhà nghiên cứu tại Đại học Illinois Urbana-Champaign và Đại học Michigan Ann Arbor đã phát triển một vật liệu mẫu gần như không mang nhiệt và do đó ngăn chặn sự truyền nhiệt giữa chính vật liệu mẫu và vật liệu eutectic đông đặc. Điều này được thực hiện bằng cách tạo khuôn từ vật liệu có độ dẫn nhiệt rất thấp, cuối cùng tạo ra các cấu trúc vi mô tự lắp ráp có tổ chức cao. “Điểm mới lạ chính của nghiên cứu này là chúng tôi đã kiểm soát cẩn thận dòng nhiệt. Bằng cách kiểm soát dòng nhiệt, mô hình trở nên tốt hơn và đều đặn hơn trước vì chúng ta đang kiểm soát nhiều thông số hơn. Trước đây, mẫu kiểm soát dòng nguyên tử, nhưng dòng nhiệt không được kiểm soát,” Paul Braun, giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu đồng thời là giám đốc Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Vật liệu, người đứng đầu nghiên cứu này cùng với nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Sung Bum Kang, cho biết. Sơ đồ minh họa quá trình hóa rắn eutectic theo hướng mẫu. Hệ thống eutectic lỏng (vàng) AgCl (lục lam)-KCl (đen) đông đặc lại thông qua mẫu trụ. (Ảnh: The Grainger College of Engineering) Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Vật liệu tiên tiến (“Cấu trúc trung mô Eutectic có trật tự cao thông qua quá trình hóa rắn theo hướng mẫu trong các mẫu được thiết kế bằng nhiệt”). Vật liệu eutectic là hỗn hợp đồng nhất có điểm nóng chảy thấp hơn điểm nóng chảy của một trong hai thành phần. Các ví dụ phổ biến của hệ thống eutectic bao gồm chất hàn (hỗn hợp chì và thiếc) và hỗn hợp muối (natri clorua) và nước. Khi hỗn hợp eutectic được làm lạnh từ pha lỏng, chúng tách thành hai vật liệu tạo thành hình dạng ở mặt trước hóa rắn. Vật liệu không tách thành hai lớp lớn. Thay vào đó, nó tạo thành các cấu trúc bao gồm cấu trúc nhiều lớp (lamellar), giống như một chiếc bánh nhiều tầng, cấu trúc giống hình que hoặc thậm chí là các cấu trúc phức tạp hơn. Tuy nhiên, cấu trúc vi mô thu được của vật liệu chỉ được sắp xếp hợp lý trong khoảng cách ngắn. Sự mất ổn định phát sinh trong quá trình tự lắp ráp dẫn đến khiếm khuyết trong cấu trúc vi mô và ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu rắn thu được. Đối với nhiều ứng dụng, chẳng hạn như quang học hoặc cơ học, cần có trật tự rất tốt trên khoảng cách xa. Quá trình hóa rắn có thể được kiểm soát bởi một khuôn bao gồm các cột đóng vai trò là rào cản đối với sự chuyển động của các nguyên tử và phân tử. Điều này buộc cấu trúc phải hình thành một mô hình đều đặn hơn khi nó đông đặc lại. Nhưng vấn đề, Braun giải thích, là các cột trụ mang rất nhiều nhiệt và thay vì có mặt trước phẳng, rắn chắc thì hình dạng của mặt trước trở nên phức tạp. Điều này dẫn đến các mô hình bất thường và rối loạn lâu dài. Braun cho biết: “Chúng tôi đã tìm ra cách chế tạo các cột trụ để chúng có thể cách nhiệt thực sự tốt”. “Vì vậy, toàn bộ nhiệt lượng chỉ truyền qua vật liệu đang đông cứng lại. Mẫu hiện tại chỉ đóng vai trò như một rào cản đối với dòng chảy của các nguyên tử nhưng hầu như không có nhiệt nào di chuyển giữa vật liệu đông đặc và mẫu.” Các nhà nghiên cứu đã khám phá các vật liệu khuôn có độ dẫn nhiệt thấp hơn hệ thống eutectic và phát hiện ra rằng vật liệu khuôn có độ dẫn nhiệt thấp dẫn đến các cấu trúc vi mô có tổ chức cao với trật tự tầm xa. Cụ thể, họ đã sử dụng silicon xốp (về cơ bản là bọt silicon) có khả năng dẫn nhiệt kém hơn ít nhất 100 lần so với silicon tinh thể. Độ dẫn nhiệt thấp của vật liệu làm khuôn giúp giảm thiểu sự truyền nhiệt theo hướng “sai”. Kang cho biết: “Độ dẫn nhiệt của mẫu là một yếu tố quan trọng trong việc xác định tốc độ truyền nhiệt trong quá trình hóa rắn”. “Silic xốp mà chúng tôi sử dụng cho các mẫu có độ dẫn nhiệt thấp và dẫn đến độ đồng đều khoảng 99% của các ô đơn vị của cấu trúc.” Khi so sánh, với các cột silicon tinh thể có độ dẫn nhiệt cao hơn, kiểu dự kiến ​​chỉ xuất hiện ở 50% số ô đơn vị. “Điều này có nghĩa là chúng ta có thể thiết kế các vật liệu eutectic với các đặc tính nhất quán và có thể dự đoán được cao. Mức độ kiểm soát này rất quan trọng đối với các ứng dụng mà tính đồng nhất ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất,” Kang nói.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64667.php