Izolator lepszy od próżni
Próżnia jest powszechnie uznawana za najdoskonalszy izolator. brak atomów powoduje, że ciepło jest bardzo słabo przewodzone. Jednak najnowsze badania pozwoliły naukowcom wpaść na trop materiału, który jeszcze słabiej przewodzi ciepło. Chodzi tutaj o warstwy fotonicznych kryształów przedzielonych próżnią.
Ciepło może być transferowane pomiędzy materiałai poprzez konwekcję, przewodnictwo i radiację. Dwie pierwsze metody wymagają istnienia materialnego medium, zatem nie działają w próżni. jednak radiacja w postaci światła podczerwonego przemieszcza się w próżni, powodując np. powolne stygnięcie płynu w termosie.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda pracujący pod kierunkiem Shanhuia Fana już w ubiegłym roku zaczęli zastanawiać się, czy istnieje lepszy izolator od próżni. Z ich teoretycznych wyliczeń wynikało, że mogą to być kryształy fotoniczne. Powstają one w naturze (np. opal), można je również wytworzyć w laboratorium. Ich szczególną cechą jest struktura o okresowo rozłożonym współczynniku załamania. Mamy w niej do czynienia z fotoniczną przerwą energetyczną, a więc nie przechodzi przezeń konkretna długość fali świetlnej.
Uczeni odkryli, że struktura o grubości 100 mikrometrów, zbudowana z 10 warstw kryształów o grubości 1 mikrometra każda, pomiędzy którymi znajdują się 10-mikrometrowe obszary próżni, powoduje, że przewodnictwo cieplne jest o 50% mniejsze niż w przypadku zastosowania samej próżni. Dalsze badania dowiodły, że nie zależy ono od grubości warstw kryształów, ale od współczynnika załamania światła.
Odkrycie to może mieć liczne zastosowania. Na przykład tam, gdzie energia słońca jest wykorzystywana do podgrzewania, przyda się materiał, który będzie przepuszczał światło widzialne, ale zatrzyma ciepło.
Komentarze (4)
Jarek Duda, 13 grudnia 2009, 09:22
Dlaczego 50%? Pewnie dlatego że ta warstwa się rozgrzewa i oddaje to ciepło radiacyjnie równomiernie w obydwu kierunkach ... czyli gdybyśmy zamiast tego zamontowali lustro, byłoby rzędu 100% ...
krzabr, 13 grudnia 2009, 19:18
No właśnie nie do końca po zamontowaniu czegoś na wzór lustra stopniowe odbijanie się wiązki fali od powierzchni stopniowo zmniejszy jej częstotliwość do fal radiowych , a te mają inne właściwości i mniejszą energię . Co spowoduje powolne stygnięcie ciała lub przeniknięcie ich przez materiał .
Czyli potrzebny jest materiał który odbije podczerwień jednocześnie zatrzymująć jej pierwotną częstotliwość ....
Jarek Duda, 13 grudnia 2009, 20:57
W sumie to odpowiedziałem trochę bez zastanowienia i nie pomyślałem o tym że lustra nie odbijają całkowicie elastycznie ... ale ... w każdym razie mamy w środku gorącą ciecz, więc szczerze to z czegokolwiek byłaby ta bariera, powinna następować termalizacja - średnia energia atomów bariery, jak i fotonów między nimi powinna być taka jak tej cieczy, czyli raczej powinna maleć dopiero wraz z jej stygnięciem. To lustro oddawałoby też energię radiacyjnie w drugą stronę, ale jednak większość wewnętrznych fotonów byłoby odbijane, tylko część ich energii pomagałaby utrzymać temperaturę bariery.
Zresztą zobaczmy jak jest zbudowane naczynie Dewara, które zresztą było doskonalone przez jakieś sto lat - szklana bańka pokryta od strony próżni srebrem - lustrem, które jednak też się rozgrzewa i oddaje energię radiacyjnie. Gdybyśmy teraz włożyli do środka kilka kolejnych warstw lustra, oddawanie ciepła by malało ... tylko czy jest sens - dalej ciepło może uciekać wzdłuż szkła ...
W każdym razie nie rozumiem jak rozgrzewające się magiczne kryształy fotoniczne z niusa miałyby lepiej działać niż zwykłe lustro?
waldi888231200, 25 czerwca 2010, 01:52
Bierzemy młotek , rozgrzewamy do białości i kujemy go innym młotkiem aż powstanie z niego siekiera . Następnie patentujemy z młotko-siekierę i piszemy niusa (oczywiście granta na badania nie oddajemy).