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 Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
В популярной литературе сверхмассивные черные дыры чаще всего представляют как разрушители звезд и планет. Авторы новой работы попробовали рассчитать, что на самом деле происходит в окрестностях таких объектов и пришли к противоположному выводу.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Провинция Цзянсу была процветающим центром медицинской практики в Китае во времена династии Мин (1368-1644 годы нашей эры). Микроскопический анализ крошечных частиц на поверхности хирургических ножниц и пинцета из гробницы китайского врача помог выявить следы вещества, получаемого из ядовитого растения, которое, по мнению исследователей, применялось как местная анестезия во время операций.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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