Une nouvelle recherche de la North Carolina Point out College achieved en lumière la manière dont les champs électriques peuvent être utilisés pour modifier les propriétés thermiques des matériaux ferroélectriques, permettant aux ingénieurs de manipuler le flux de chaleur à travers les matériaux. Les matériaux ferroélectriques sont utilisés dans une grande variété d’applications, des appareils à ultrasons aux systems de stockage de mémoire.
“Notre travail ici est une avancée significative car or truck nous avons travaillé avec de grands échantillons et fourni des informations détaillées sur la relation entre le form de champ électrique appliqué au matériau ferroélectrique et la réponse thermique dans le matériau”, explique Jun Liu, professeur agrégé. de génie mécanique et aérospatial à NC Point out et auteur correspondant de l’étude. “Concrètement, cela permet aux utilisateurs d’ajuster le comportement thermique du matériau en appliquant différents champs électriques – en courant alternatif (AC) ou en courant continu (DC) – ce qui ouvre la voie au développement de nouvelles techniques de gestion du flux de la chaleur à travers divers appareils.”
Pour ce travail, les chercheurs ont travaillé avec un matériau ferroélectrique appelé PMN-PT, qui est utilisé dans des technologies telles que les capteurs, les actionneurs et les appareils à ultrasons. Pour refléter les conditions du monde réel, les chercheurs ont travaillé avec des échantillons de 2,5 mm d’épaisseur à température ambiante.
Pour l’étude, les chercheurs ont appliqué des champs électriques d’intensités variables au matériau en utilisant à la fois des resources CA et CC. D’autres variables dans leurs checks étaient la fréquence du courant et la durée d’exposition du matériau au champ électrique.
Les chercheurs ont ensuite utilisé une suite de méthodes pour mesurer comment les propriétés thermiques de chaque échantillon changeaient en réponse aux différentes disorders de champ électrique.
Les chercheurs ont découvert que les quatre variables – la power du champ, qu’il soit AC ou DC, le temps et la fréquence – jouaient un rôle dans la façon dont le champ électrique modifiait les propriétés thermiques du matériau.
“Avoir une compréhension détaillée de la façon dont chacune des quatre variables affect les propriétés thermiques du matériau nous donne un contrôle significatif dans l’ingénierie du comportement thermique du matériau”, explique Ankit Negi, titulaire d’un doctorat. étudiant à NC Condition et leading auteur d’un report de journal sur l’étude.
“Nous espérons établir une compréhension tout aussi détaillée de la relation entre les champs électriques et les caractéristiques thermiques d’autres matériaux ferroélectriques”, a déclaré Liu. “Et nous sommes ouverts aux collaborations sur la façon dont ce travail pourrait éclairer le développement de nouvelles programs.”
La recherche a été réalisée avec le soutien de la National Science Foundation, sous le numéro de subvention 2011978 de l’Office of Naval Study, sous le numéro de subvention N00014-21-1-2058 et par le biais du programme de recherche et développement dirigé par le laboratoire de l’INL dans le cadre du contrat DE-AC07-05ID14517 du bureau des opérations du DOE Idaho.