Khám Phá Ra Vật Chất Truyền Điện Nhưng Không Truyền Nhiệt

02 Tháng Mười Hai 20198:30 CH(Xem: 1247)
Khám Phá Ra Vật Chất Truyền Điện Nhưng Không Truyền Nhiệt
Khám Phá Ra Vật Chất Truyền Điện Nhưng Không Truyền Nhiệt

Khoảng đầu tháng 12/2019, các nhà nghiên cứu đã xác nhận sự tồn tại của một thứ kim loại có khả năng dẫn điện mà không truyền nhiệt, một đặc tính cực kỳ hữu dụng có thể khiến dây dẫn điện bước sang trang sử mới. Khoa học lần đầu tiên phát hiện thứ kim loại mới vào năm 2017, họ bỡ ngỡ khi nó đi ngược lại với Định luật Wiedemann-Franz - cho rằng vật dẫn điện tốt sẽ dẫn nhiệt tốt, chính là lý do tại sao ta thấy đồ điện được vận hành liên tục lại nóng lên.

Thứ vật chất đang “nằm trong diện nghi vấn” là vanadium dioxide (VO2), thử nghiệm cho thấy nó truyền được điện mà lại không truyền nhiệt. Khoa học vừa ngạc nhiên nhưng ít nhiều họ cũng đã được chuẩn bị tinh thần trước: VO2 vốn đã kỳ lạ, một khối kính VO2 sẽ trong suốt ở nhiệt độ dưới 30 độ C nhưng sẽ tối lại ở nhiệt độ trên 60 độ C, biến nó thành một loại kính chắn ánh sáng chỉ với dòng điện chạy qua, có thể ứng dụng lên cửa sổ hoặc cửa kính xe hơi.

Trưởng ban nghiên cứu Junqiao Wu từ Ban Khoa học Vật chất thuộc Phòng thí nghiệm Berkeley cho biết: “Phát hiện mới quả là bất ngờ. Đây là vật liệu đi ngược lại với định luật có có sách giáo khoa bấy lâu nay, vốn khẳng định đặc tính của vật liệu dẫn điện truyền thống. Khám phá mới mang tầm quan trọng lớn, cho phép ta hiểu bản chất của những vật liệu dẫn điện lạ thường”.

Kì lạ là, vật liệu mới có thể còn hữu dụng. Các nhà khoa học đã nghĩ ra những ứng dụng tương lai của VO2, ví dụ như biến nhiệt lượng thừa từ động cơ thành điện năng, hoặc sử dụng VO2 như một lớp kính cách nhiệt hiệu quả.

Giới nghiên cứu cũng đã có một danh sách những chất có thể dẫn điện tốt hơn dẫn nhiệt, thế nhưng đặc tính kỳ lạ chỉ xuất hiện khi vật liệu nằm trong môi trường nhiều trăm độ âm, khó có thể ứng dụng chúng vào đời thường. Ngược lại, VO2 có thể truyền điện chỉ với nhiệt độ ấm, thực tế hơn nhiều.

Để tìm hiểu kỹ hơn về thuộc tính kỳ lạ, đội nghiên cứu quan sát cách electron vận động bên trong lưới tinh thể của VO2, bên cạnh đó đo đạc xem nhiệt lượng sinh ra là bao nhiêu. Ngạc nhiên thay, họ phát hiện ra rằng việc truyền nhiệt sinh ra bởi hoạt động của electron bên trong vật liệu nhỏ hơn 10 lần so với lượng mà Định luật Wiedemann-Franz chỉ ra. Rõ ràng, electron đã vận động theo một cách thức nào đó khác.

Giáo sư Wu giải thích: “Các electron di chuyển theo một thể thống nhất không khác gì dòng dung dịch chảy, chứ không hoạt động dưới dạng các hạt đơn lẻ mà ta thường thấy trong kim loại thường. Với electron, nhiệt là thành quả của vận động ngẫu nhiên. Kim loại thường truyền nhiệt hiệu quả bởi lẽ có rất nhiều khoảng trống hiển vi để các electron di chuyển tự do. Ngược lại, electron chuyển động nhất quán trong vanadium dioxide không sinh nhiều nhiệt”.

Đáng chú ý hơn, khi các nhà nghiên cứu trộn lẫn VO2 với các vật liệu khác, họ có thể điều chỉnh lượng điện và lượng nhiệt di chuyển bên trong vật liệu. Ví dụ, họ cho thêm vonfram vào VO2 và khiến tổ hợp trở thành một chất dẫn nhiệt hiệu quả hơn. Điều đó có nghĩa rằng VO2 có khả năng tản nhiệt, khi mà nó chỉ truyền nhiệt khi nóng lên tới một độ nhất định. Khi chưa đạt nhiệt độ đó, nó lại là chất cách nhiệt.

51Vote
40Vote
30Vote
20Vote
10Vote
51
Gửi ý kiến của bạn
Tắt
Telex
VNI
Tên của bạn
Email của bạn
Tạo bài viết
12 Tháng Mười Hai 2019
11 người di cư Trung Quốc bị phát hiện trốn trong máy giặt và đồ nội thất trên một chiếc xe tải khi đang vượt biên giới từ Mexico vào Mỹ.
12 Tháng Mười Hai 2019
Khoảng đầu tháng 12/2019, Bộ Tài chính Mỹ áp lệnh trừng phạt cựu tổng tham mưu trưởng quân đội và một doanh nhân Campuchia với cáo buộc tham nhũng.
12 Tháng Mười Hai 2019
Khoảng đầu tháng 12/2019, Lầu Năm Góc ra lệnh cấm bay với 850 học viên phi công Arab Saudi sau khi một sĩ quan xả súng tại căn cứ Mỹ.
12 Tháng Mười Hai 2019
Dây chuyền sản xuất DBX dự kiến bắt đầu đưa vào vận hành từ Quý 2 năm 2020 và trong giai đoạn đầu, dự kiến có 600 nhân công làm việc bên trong nhà máy
11 Tháng Mười Hai 2019
Lực lượng cảnh sát biển Nhật sẽ ngừng sử dụng thiết bị bay không người lái (drone) do Trung Quốc sản xuất do lo ngại về an ninh.
11 Tháng Mười Hai 2019
Nhà Trắng đang cân nhắc loại Huawei Technologies, nhà cung cấp thiết bị viễn thông lớn nhất thế giới của Trung Quốc, ra khỏi hệ thống tài chính.