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二氧化钒,导电但不导热的金属。违反导体定律!

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研究人员确认出一种金属能够导电而不导热,一种非常有用的特性但违反我们目前对导体是如何运作的理解。
这种金属与所谓的维德曼-夫兰兹定律(Wiedemann-Franz Law)抵触,这个基本上叙述好的导电体也会相对应地是好的导热体,这就是为什么像马达和电器这类的东西在经常使用时会变热。
但对于金属二氧化钒(vanadium dioxide,VO2)来说,美国的一个研究小组证明不是这么一回事。这种材料已经被很清楚地知道它的奇特能力,在摄氏67度(华氏152度),从透明绝缘体转变成导电金属。
来自柏克莱实验室材料科学部的首席研究员吴军桥(Junqiao Wu)说:“这是一个完全出乎意料的发现。”


IP属地:广东来自Android客户端1楼2022-12-01 12:50回复
    “它显示出一个教科书定律的严重崩溃,已知这个定律对于传统的导体是很吻合的。这项发现对于了解新导体的基本电子行为是相当重要的。”
    这种意料之外的特性不只改变了我们对导体的了解,而且也是非常的有用。这种金属可能有一天被用来把引擎和电器的废热转回电力,甚至创造出更好的窗户覆盖物,来维持建筑物的凉爽。
    研究人员已经知道少数其他材料的导电性优于导热性,但只能在零下数百度的温度出现这些特性,使得它们对于任何真实世界的应用都是高度不切实际。
    另一方面,二氧化钒通常只在温度更高于室温下成为导体,意味着它有能力更为实用。


    IP属地:广东来自Android客户端2楼2022-12-01 12:51
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      为了揭露这个奇特的新特性,研究小组详细观察电子在二氧化钒晶格中移动的方式,以及产生多少热量。
      令人惊讶的是,他们发现由材料中的电子所造成的导热性,比维德曼-夫兰兹定律所预测的量小10倍。
      对于造成这种现象的原因,看起来好像是电子移动通过材料的同步方式。
      吴说:“电子彼此一致地移动,很像是液体,而不像是一般金属中的个别粒子。”
      “对于电子来说,热是一种随机运动。一般金属能有效地导热是因为有多不同的可能微观结构,能够让个别的电子在这些结构间跳跃。”
      他补充:“相较之下,二氧化钒中有协调性的、像齐步行进团的电子运动,对热传递是不利的,因为几乎没有可用的结构让电子在其间随机的跳跃。”


      IP属地:广东来自Android客户端3楼2022-12-01 12:51
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        有趣的是,当研究人员把二氧化钒与其他材料混合在一起时,他们能够'调整'导电和导热的量,这对于未来的应用是非常的有用。
        例如,当研究人员把金属钨加到二氧化钒时,降低了材料变成金属的温度,还造成它成为更好的导热体。
        这意味着二氧化钒有助于一个系统的散热,藉由在达到特定温度时只传导热量。在此之前,它是一个绝缘体。
        二氧化钒还具有在大约摄氏30度(华氏86度)变成透明的独特能力,但随后反射高于摄氏60度(华氏140度)的红外光,同时维持对可见光透明。


        IP属地:广东来自Android客户端4楼2022-12-01 12:52
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          因此这意味着它甚至可以被用来作为降低温度的窗户涂层,而不需要空调。
          研究人员之一的Fan Yang说:“这种材料可以被用来协助稳定温度。”
          “透过调整导热性,这种材料可以在炎热的夏天有效且自动地散热,因为它具有高导热性。但在寒冷的冬天则防止热散失,因为在较低温下的低导热性。”
          在进一步商业化之前,需要对这种谜样的材料进行更多的研究。但令人非常兴奋的是,我们现在知道这些怪异的特性存在于室温下的材料。
          这项研究发表于科学(Science)期刊。


          IP属地:广东来自Android客户端5楼2022-12-01 12:52
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            这个金属现实生活中有吗?


            IP属地:北京6楼2022-12-01 14:05
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              IP属地:广东来自Android客户端7楼2022-12-01 20:00
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                IP属地:广东来自Android客户端8楼2022-12-01 20:00
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                  你转发的好过你自己写的


                  IP属地:湖南来自Android客户端9楼2022-12-01 20:28
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                    本发明公开了一种降低二氧化钒薄膜相变温度的方法,包括以下步骤:1)制备出具有相变功能的M相二氧化钒薄膜,所述M相二氧化钒薄膜形成于基板上;2)将步骤1)制备的M相二氧化钒薄膜样品置于退火装置中,将退火装置抽真空至真空度为200~2000Pa后保持真空度不变或者抽真空至真空度为200~2000Pa后通入惰性气体至标准大气压,再升温至280~320℃,保温时间为0.5~3h,然后随炉自然冷却至室温,即可得到相变温度降低的二氧化钒薄膜。本发明能够降低纯氧化钒薄膜的相变温度,也能降低掺杂氧化钒薄膜的相变温度,具有非常广阔的使用范围。此外,本发明处理温度低,工艺简单,安全性好,在高端光电功能材料领域具有广阔的应用前景。
                    专利号:CN104445990B


                    IP属地:广东来自Android客户端10楼2022-12-01 21:46
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                      公开了一种通过W6+掺杂降低二氧化钒相变温度的方法,其特征在于:按照摩尔比为1:2左右称取0.3gV2O5,0.4g草酸,加入一定量的钨酸,再加入40ml的蒸馏水常温搅拌至全部溶解,再转移到一个去四氟乙烯内胆容器中,用不锈钢外壳密封。水热处理的温度240℃保温的3天。水热处理后,自然冷却到室温。得到的实验沉淀物经过过滤,分别用蒸馏水和酒精洗涤几次。之后样品在烘箱中80℃保温10h。然后将得到样品在氮气的氛围内退火就能得到。本发明的优点为:通过水热法,加入一定量的钨酸,通过一个相对较低的温度240℃制备掺杂的VO2粉体;工艺简单,重现性好,可控程度高,并且通过W6+掺杂可以使VO2(M/R)纳米粉体的相变温度由67℃降到42℃。


                      IP属地:广东来自Android客户端11楼2022-12-01 21:49
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                        一种通过W6+掺杂降低二氧化钒相变温度的方法,其特征在于:制备工艺包括以下步骤:(1)分别称取0.3g左右V2O5粉末,0.4g左右草酸,加入0.07525g左右的钨酸,再加入40ml左右的蒸馏水常温搅拌至全部溶解,得溶液;(2)把所得溶液转移到一个聚四氟乙烯高压反应釜,进行水热处理72h左右,水热处理的温度为240°C左右;(3)步骤(2)后将反应釜自然冷却到室温,得到的实验沉淀物经过过滤,后分别用蒸馏水和酒精洗涤多次,之后样品在烘箱中75‑85°C下保温9‑11小时,然后将得到样品在氮气的氛围内300°C左右退火2h左右就能得到掺杂的VO2粉体。


                        IP属地:广东来自Android客户端12楼2022-12-01 21:50
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                          进一步证明,热传递是分子运动,电能传递是原子运动


                          IP属地:湖北来自Android客户端13楼2022-12-02 21:22
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                            标题党,金属氧化物和金属区别不小


                            IP属地:北京来自Android客户端14楼2022-12-02 21:46
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                              硒化铋和过渡金属二卤代烃,
                              叠在一起的图案:


                              IP属地:广东来自Android客户端15楼2022-12-03 00:31
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