NIMS 研究團隊開發(fā)了一種技術(shù)，可以對材料樣本內(nèi)的熱傳播路徑和行為進行納米級觀察。這是通過能夠發(fā)射脈沖電子束的掃描透射電子顯微鏡(STEM)和納米級熱電偶(NIMS 開發(fā)的高精度溫度測量裝置)實現(xiàn)的。該研究發(fā)表在《科學(xué)進展》上。
近年來，公眾對節(jié)能和回收的興趣大大增加。這一變化激發(fā)了科學(xué)家們開發(fā)能夠高精度控制和利用熱量的下一代材料/設(shè)備，包括能夠?qū)U熱轉(zhuǎn)化為電能的熱電設(shè)備以及能夠冷卻暴露在高溫下的電子元件的散熱復(fù)合材料。
測量材料內(nèi)的納米級熱傳播一直很困難，因為其特性(即行進熱波的振幅、速度、路徑和傳播機制)會根據(jù)材料的特性(即其成分和尺寸以及類型和類型)而變化。內(nèi)部存在大量缺陷)，對其進行加熱。因此，人們期待新技術(shù)的發(fā)展能夠原位觀察熱量如何流過材料的納米結(jié)構(gòu)。
該研究小組開發(fā)了一種使用 STEM 的納米級熱傳播觀測技術(shù)，其中將脈沖納米級電子束施加到材料樣本的特定位置，產(chǎn)生熱量，然后使用 NIMS 開發(fā)的納米級熱電偶以變化的溫度形式測量熱量。
用脈沖電子束照射樣品可以定期測量不同熱波相位并分析熱波速度和振幅。
此外，輻射部位的精確納米級重新定位能夠?qū)岵ㄏ辔缓驼穹臅r間變化進行成像。這些圖像不僅可用于執(zhí)行納米級熱導(dǎo)率測量，還可用于創(chuàng)建跟蹤熱傳播的動畫視頻。
通過使用本項目開發(fā)的原位技術(shù)觀察納米級熱傳播，可以闡明材料的微觀結(jié)構(gòu)與熱量如何流經(jīng)它們之間的復(fù)雜關(guān)系。
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