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散热问题是当今电子设备最大的敌人——它会导致设备故障并损坏部件。 然而，现在科学们创造出了依靠热量而非电能的装置，从而将热量问题转变为了优势。这一重大举措利用人体热量或周围环境的余热，制造出了热能计算机。 热流仅仅是能量从高温物体流到低温物体的过程。设想一下，当我们给一根金属管道的其中一端加热时，热量就会从高温一侧往低温一侧传递，并且温度在传递的过程中慢慢降低。 广告之后精彩继续！ 物理学里面有“恒温梯度”。热量只是沿着简单的线路传递，因为管道各位置和各方向上的热量相同。 不过，物质并非都那么简单的传热。如果你堆上几层传热材料，并加入隔热材料，那么侧面传热就要比自上而下的方式要自由得多。 电气工程师对下面的这一原理非常熟悉：电阻器是其中一种最常见的电气部件，而电阻器并联使比串联时要更好传热。这一原理跟之前提到的是一样的。目前的新研究中取得的突破就是制造了合适的复合材料，使得其传热方式不仅仅局限于侧面-侧面或上-下这两种方式，而是在整个传热过程方向不断变化。 哈佛大学物理学家兼研究作者的友希·佐藤表示，“热流就像电流一样，是一种可以被操控和加工的介质。” 佐藤及其哈佛大学同事Supradeep Narayana对隔热罩最简单的诠释如下：隔热罩一种将热流隔离在某一区域内的装置。它由一个圆筒组成。圆筒尺寸大致与C型电池差不多，其中还包括40层交替的同心天然橡胶和氮化硼硅橡胶。 研究人员把该装置放在一块具有传导功能的胶状物内，并维持其中一侧的温度，而另一侧处于冷态。如果不带隔热罩的话，热量就会像管道原理一样，以统恒温梯度的方式流经胶状物。 虽然如此，研究人员们还是从上方通过红外摄像机观察温度梯度，结果他们发现他们的隔热罩就几乎完全将热流隔离在内部，但是这并没有影响外部胶状物的热流。 佐藤和她的同事又尝试了其他方法。其中一种方法就是：她们改变了隔热罩的同心结构，而且交替的隔层更大，还能像吸尘器刷一样向外部展开。 这一装置把热流集中在一起，这样整个热-冷温度梯度就都集中到了内部较小的区域内，而不是统一分布在胶状物上。 后来，佐藤和Narayana对装置进行了改良，使装置的隔层犹如拖把一样弯曲。结果惊奇的发现，这一“改良装置”使内部热流保持在180°，这样热流就朝同外部胶状物相反的方向流动。这些研究结果预计将在《物理评论快报》中发表。 柏克莱加州大学物理学家亚历克斯·泽特尔说，“这是一个很有趣的主题。目前还没有热流研究领域的成果。不过，热流成功运用于计算机和其他领域倒是很有可能。” 计算机要实现诸如晶体管等元器件根据不同的输入进行切换的研究，这将是科学上很大的一步。然而，佐藤并不这么认为。既然材料已经存在，那其传导率就取决于温度。如果研究人员的“改良装置”内适用这种材料，那么装置只有在环境温度足够热的时候才可以改变热流。佐藤认为，这才是热能计算机的基本原原理。 上海复旦大学物理学家黄继平认为，原则上，热能计算机能够像普通计算机一样用来执行相同的任务，比如文字处理和上网。但是，热能计算机算计可以节省能源，因为它能够利用环境中的余热——甚至是人体产生的热量。 话虽如此，黄继平还是强调这一技术还存在很多现实障碍。因为热能与电能不同，传热按机理可以分为热传导、热对流和热辐射三种方式。也就是说，物理学家必须懂得如何去限制不利热量的影响。他说，“这是一个非常不错的梦想，但是现实也很残酷。”
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發表於 2012-5-30 14:40:47
狗仔卡
