Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Экологичный «заменитель» фреона: ученые придумали, как сделать охлаждающий сплав прочнее и эффективнее
Работая со сплавами Гейслера, которые обеспечивают высокоэффективное и экологически безопасное охлаждение в конструкции холодильников и тепловых насосов, физики Томского государственного университета усовершенствовали структуру поликристаллов сплава NiFeGa(Co). К нему был добавлен бор, и новый материал NiFeGaCoB показал значительный охлаждающий эффект в широком интервале температур – до 125°С. Кроме того, специальная термомеханическая обработка полученного сплава сделала его прочным и пластичным, что несвойственно поликристаллам в обычном состоянии. Такие результаты дают возможность повысить качество и при этом удешевить производство деталей для тепловых насосов, холодильников и охлаждающих устройств с микроэлектронной «начинкой», к примеру, компьютеров и мобильных телефонов.
Значительный технологический прогресс повышает требования к различным сферам промышленности. В связи с этим ученые уделяют особое внимание поиску альтернатив традиционному парокомпрессионному охлаждению, где в качестве хладагента используются фреоны. Их минус — в разрушении озонового слоя, ускорении глобального потепления и высоком энергопотреблении.
Альтернативой является твердотельное эластокалорическое охлаждение: рабочий элемент (деталь) под воздействием механической нагрузки сначала деформируется, а после разгрузки возвращается к исходному размеру и охлаждается. Снижение температуры в этом случае связано с поглощением тепла за счет изменения внутренней структуры материала при растяжении либо сжатии. Такой принцип охлаждения экологически безопасен, высокоэффективен и прост в реализации.
Перспективными кандидатами для применения в эластокалорическом охлаждении считаются сплавы Гейслера NiFeGa(Co). Они уже успешно зарекомендовали себя в качестве приводов, сенсоров и демпферов за счет функциональных свойств — таких как эффект памяти формы и сверхэластичность. Их изучением в последние годы активно занимается коллектив лаборатории физики высокопрочных кристаллов (заведующий Юрий Чумляков).
Исследования сплавов NiFeGa(Co) показали, что их основным преимуществом является эластокалорический эффект со стабильной величиной охлаждения в широком интервале рабочих температур – до 300°С. Немаловажными также являются высокая циклическая стабильность (до 105 циклов) и эффективность охлаждения.
— Таковы результаты исследований, проведенных на монокристаллах NiFeGa(Co). Но применение монокристаллов в промышленных масштабах ограничено в связи с трудностью и дороговизной производства. Поэтому большое внимание наша лаборатория уделяет исследованию поликристаллов. В частности, речь идет о модификации их структуры, которая позволяет избежать растрескивания при нагрузке, — рассказывает руководитель проекта, главный научный сотрудник лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ, доктор физико-математических наук Елена Панченко.
Под руководством Елены Панченко в рамках гранта Российского научного фонда № 23-19-00150 в лаборатории ведется работа по созданию поликристаллов с улучшенными механическими и эластокалорическими свойствами.
По итогам работы над проектом впервые на поликристаллах сплава NiFeGaCoB получен значительный охлаждающий эффект в широком интервале температур — до 125°С — с величиной охлаждения до 9,4°С. Ранее такие значения наблюдались лишь для монокристаллов данных сплавов. Публикации по теме были представлены в журнале Applied Physics Letters (Q1).
— Этих результатов удалось добиться за счет комплексной оптимизации структуры поликристаллов. Она включает микролегирование бором — то есть добавление легирующего элемента в очень малом количестве. К примеру, в нашем сплаве содержание бора составляет всего 0,3 %. Также в полученном материале была сформирована текстура, при которой зерна ориентированы вдоль определенного направления, позволяющего получить необходимые параметры эластокалорического эффекта, — приводит подробности инженер-исследователь лаборатории физики высокопрочных кристаллов СФТИ ТГУ Ирина Стешенко.
Кроме того, ученые впервые представили результаты по применению на поликристаллических материалах специальной термомеханической обработки — старения в мартенсите под нагрузкой. Она приводит к снижению величины гистерезиса и напряжений в рабочем цикле, что позволяет минимизировать потерю энергии и упростить устройство привода при использовании в тепловых насосах и твердотельных холодильниках.
На основании этого будут предложены рекомендации по модификации структуры поликристаллических материалов для их применения в эластокалорическом охлаждении с высокой эффективностью.
Результаты исследований представлены на международных профильных конференциях – VI международном научном семинаре «Дни калорики в Челябинске: функциональные материалы и их приложения» и VI международной конференции «Сплавы с памятью формы» (Москва).
Telegram 
Дзен 
VK Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Кошка может внезапно отказаться от корма, который ела месяцами, и все потому, что ей просто надоел его запах, пришли к выводу японские исследователи. Поэтому хозяевам стоит почаще вносить немного разнообразия в рацион, который они предлагают питомцу, вернее — в аромат, который пища источает.
Научное сообщество подходит к созданию квантовых компьютеров с разных сторон. В этой гонке технологий даже нежелательный эффект, сопровождающий еще ненайденную частицу, может стать частью вычислительной логики.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно