成果简介
最近，热开关引起了人们的浓厚兴趣，因为它可以对需要在剧烈变化的环境或操作条件下运行的电子设备和电池进行动态热管理。然而，当前的方法具有局限性，例如缺乏连续可调性、低开关比、低速度和不可扩展性。本文，普渡大学杜婷婷（现任教山东大学能源与动力工程学院）与博士研究生Zixin Xiong为论文共同为一作在《Nature Communications》期刊发表名为“Wide-Range Continuously Tunable, and Fast Thermal Switching Based on Compressible Graphene Composite Foams”的论文，研究提出使用可压缩的石墨烯复合泡沫提出并展示了一种连续可调、宽范围和快速的热切换方法。
从未压缩状态到完全压缩状态可实现热阻的大 (~8x) 连续调谐。环境室实验表明，我们的可变热敏电阻可以在环境温度连续变化约 10 °C 或发热率变化 2.7 倍的情况下精确稳定发热设备的工作温度。这种热装置有望在电池热管理、空间调节、车辆热舒适性和热能存储中动态控制工作温度。
图文导读
图1：传统和本工作中热器件的工作原理。
图2：多孔石墨烯泡沫的SEM 图像。
图3：石墨烯复合泡沫的热性能表征和MD模拟。
图4：在环境室中设置概念验证实验。
图5：热开关的性能。
图6：稳定性和响应时间的性能。
小结
该研究的最大意义在于， 提出了一种基于可压缩石墨烯复合泡沫的全固态、宽范围连续可调、简单快速的“热开关”和“热变阻器”。其性能的可靠性和合理的响应时间使它以及其它可压缩泡沫材料有望成为促进动态热管理技术发展的优选材料。
文献：https://www.nature.com/articles/s41467-021-25083-8#Sec6
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