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38c63.com神州彩票官方登录新设计的静态负电容器

2019-04-11 03:52

  凭借一点物理创造力,科学家们设计了一种小规模重新分配电力的方法,可能为更节能的计算开辟新的研究途径

  在一项新的研究中,美国能源部(DOE)阿贡国家实验室的研究人员与法国和俄罗斯的合作者一起创造了一种永久性静态“负电容器”,这种器件被认为违反了物理定律,直到约十年前

  “目标是能够在需要的地方获得电力,同时尽可能少地在受控的静态情况下使用。”- 阿贡材料科学家Valerii Vinokur

  虽然之前提出的负电容器设计是暂时的,瞬态的,但新的Argonne开发的负电容器概念可用作稳态可逆器件

  研究人员发现,通过将负电容器与正电容器串联配对,它们可以将正电容器上的电压局部增加到高于系统总电压的点。通过这种方式,它们可以将电力分配到需要更高电压的电路区域,同时以更低的电压操作整个电路

  该研究的相应作者阿格贡材料科学家Valerii Vinokur说:“我们的目标是在需要的地方获得电力,同时尽可能少地在受控的静态状态下使用。”

  在传统电容器中,电容器的电压与其存储的电荷成比例 - 增加存储的电荷量会增加电压。在负电容器中,相反的情况发生 - 增加电荷量会降低电压。因为负电容器是较大电路的一部分,所以这不违反能量守恒

  “你能想到的一种方式就像拥有一台冰箱,38c63.com神州彩票官方登录”皮卡第大学(法国)科学家Igor Lukyanchuk说,他是该论文的第一作者。“当然,在冰箱内部,它比外部环境更冷,但这是因为我们通过消耗能量来冷却冰箱来加热剩余的环境。”

  Vinokur及其同事提出的负电容器的主要组成部分涉及由铁电材料制成的填充物,其类似于磁体,除了它具有内部电极化而不是磁性取向

  “在铁电纳米粒子中,在一个表面上你会产生正电荷,而在另一个表面则会产生负电荷,”Vinokur说。“这会产生试图使材料去极化的电场。”

  通过将纳米粒子分裂成两个相反极化的相等铁电畴,被称为畴壁的边界隔开,Vinokur和他的同事能够最小化总去极化电场的影响。然后,通过向其中一个铁电畴添加电荷,研究人员将畴壁的位置移动到它们之间

  由于纳米颗粒的圆柱形性质,畴壁开始收缩,导致其超出新的电平衡点。“基本上,你可以把领域墙想象成一个完全伸展的弹簧,”Lukyanchuk说。“当由于电荷不平衡导致畴壁向一侧移位时,弹簧松弛,释放的弹性能量比预期更能推动它。这种效应会产生静电负电容。”

  一篇基于该研究的文章“利用负电容的铁电领域”出现在2月26日的通信物理在线版中。该研究的作者还包括皮卡第大学的AnasSen,以及南部联邦大学(俄罗斯)的Yuri Tikhonov和Anna Razumnaya

  Argonne的研究由美国能源部科学办公室资助。合作机构的研究由欧盟委员会的HORIZON 2020计划资助



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