Nowatorski materiał z meteorytu – przełom w przewodnictwie cieplnym
Zespół naukowców z Columbia University School of Engineering and Applied Science, we współpracy z badaczami z Francji, Szwajcarii i Włoch, zidentyfikował niezwykły minerał pochodzący z meteorytu, który spadł w 1724 roku w Steinbach w Niemczech. Materiał ten, znany jako tridymit meteorytowy, wykazuje unikalną adekwatność: jego przewodność cieplna pozostaje praktycznie niezmienna w szerokim zakresie temperatur (od 80 K do 380 K).
Połączenie cech kryształu i szkła
Tradycyjnie przewodnictwo cieplne materiałów zależy od ich struktury: w kryształach maleje wraz ze wzrostem temperatury, a w szkle – rośnie. Nowo odkryty minerał zachowuje się jak hybryda tych dwóch stanów, co potwierdzono dzięki zastosowaniu równań mechaniki kwantowej oraz algorytmów uczenia maszynowego. Badania eksperymentalne przeprowadzono na próbce tridymitu z meteorytu, uzyskanej za specjalnym pozwoleniem z Narodowego Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu.
Znaczenie dla przemysłu i technologii
Odkrycie to otwiera nowe perspektywy dla zarządzania ciepłem w wielu zastosowaniach, od wydajniejszych urządzeń elektronicznych, przez systemy odzysku ciepła odpadowego, po osłony termiczne w przemyśle lotniczym. Co istotne, przewiduje się, iż podobne materiały mogą powstawać w wyniku długotrwałego starzenia cieplnego cegieł ogniotrwałych używanych w hutnictwie stali. Wprowadzenie takich materiałów może przyczynić się do zmniejszenia śladu węglowego tej branży, która odpowiada za ok. 7% emisji CO2 w USA.
Rola AI i fizyki kwantowej w odkryciu
W pracy opublikowanej w „Proceedings of the National Academy of Sciences” zespół kierowany przez Michele Simoncellego zastosował metody uczenia maszynowego do rozwiązywania równań pierwszych zasad fizyki, co pozwoliło na precyzyjne przewidywanie adekwatności cieplnych materiałów. To podejście może znaleźć zastosowanie w projektowaniu nowych materiałów do konkretnych zastosowań przemysłowych, w tym w elektronice, energetyce i informatyce neuromorficznej.
Nowe możliwości dla nauki i przemysłu
Badania nad hybrydowymi materiałami krystaliczno-szklanymi mogą również pomóc w zrozumieniu historii termicznej planet oraz zachowań innych ekscytacji w ciałach stałych, takich jak przewodnictwo elektronów czy magnonów. To otwiera drogę do rozwoju nowych generacji urządzeń, w tym termogeneratorów czy rozwiązań spintronicznych.
Zobacz również:- Transformacja energetyki dzięki SST – nowy raport wskazuje przewagę Wielkiej Brytanii w wyścigu technologicznym
- Nowa technologia ze wsparciem UE: Carbery rusza z testami Slurry Abate
- Nowa technologia z Niemiec – oto przyszłość morskiego magazynowania energii
Źródło: ScienceDaily
