Zelfregelend materiaal ontdekt

Share Button

Uitvinders opgelet. Van een nieuw materiaal kan zowel de elektrische weerstand als de mate van warmtegeleiding veranderen door de omgevingstemperatuur te veranderen. Onderzoekers komen nu al met tal van ideeën.

Wat de onderzoekers in feite deden was het laten zweven van kleine vlokjes van een materiaal in een vloeistof die, net als water, vormen kristallen als het stolt. Voor hun eerste experimenten gebruikten ze schilfers van grafiet, gesuspendeerd in vloeibaar hexadecaan (een stroperig olieachtig goedje dat chemisch veel weg heeft van het belangrijkste benzinebestanddeel octaan, maar dan een twee keer zo lang molecuul), maar dit proces werkt ook in combinaties van andere materialen.

De groeiende kristallen hexadecaan drukken de grafietvlokken (de zwarte massa) op elkaar. Bron: MIT

De groeiende kristallen hexadecaan drukken de grafietvlokken (de zwarte massa) op elkaar. Bron: MIT

Als het hexadecaan stolt, worden de vlokjes grafiet samengeperst door het uitzettende materiaal. Daardoor worden ze veel geleidender. Omgekeerd verdwijnt de druk als het hexadecaan weer smelt, raken de vlokjes van elkaar verwijderd en wordt met materiaal minder geleidend.

Hexadecaan heeft een smeltpunt dicht bij kamertemperatuur – uitstekend geschikt om te gebruiken binnenshuis, dus  – maar het principe kan ook voor andere materialen met hogere of lagere smeltpunten worden gebruikt. Het grote voordeel van dit systeem is dat er geen bewegende delen zijn en er geen storingsgevoelig high-tech systeem meer nodig is voor bepaalde toepassingen.

Een simpele (maar al bestaande) toepassing is bijvoorbeeld een thermostaat. Zodra de vloeistof stolt, geleidt het materiaal honderd keer zo goed stroom en kan deze stroom de verwarmingsketel aanschakelen. De onderzoekers denken zelf aan zekeringen (die de stroom onderbreken als de stroom te hoog wordt). Je kan ook denken aan hittebatterijen en dergelijke. De warmtebrug wordt zo gesloten als de temperatuur van een bepaald hittereservoir een bepaalde drempelwaarde overschrijdt. Er bestaat al langer stroomonderbrekers die gebruik maken van de uitzetting van metaal. Dit is voor zover bekend het eerste systeem dat zowel de warmtegeleiding als de stroomgeleiding aanpast aan de hand van verandering in temperatuur.

Bronnen
Ruiting Zheng et al.,Reversible temperature regulation of electrical and thermal conductivity using liquid–solid phase transitions (2010), Nature Communications
MIT News

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger