15:13
Comentarii Adauga Comentariu

_ Noul sistem proiectează nanomateriale care conduc căldura în moduri specifice

_ Noul sistem proiectează nanomateriale care conduc căldura în moduri specifice

Cipurile de computer sunt pline cu miliarde de tranzistori microscopici care permit calcul puternic, dar generează și o cantitate mare de căldură. O acumulare de căldură poate încetini un procesor de computer și îl poate face mai puțin eficient și mai fiabil. Inginerii folosesc radiatoare pentru a menține chipsurile la rece, uneori împreună cu ventilatoare sau sisteme de răcire cu lichid; cu toate acestea, aceste metode necesită adesea multă energie pentru a funcționa.

Cercetătorii de la MIT au adoptat o abordare diferită. Ei au dezvoltat un algoritm și un sistem software care poate proiecta automat un material la scară nanometrică care poate conduce căldura într-un mod specific, cum ar fi canalizarea căldurii într-o singură direcție.

Deoarece aceste materiale sunt măsurate în nanometri (un păr uman). are o lățime de aproximativ 80.000 de nanometri) ar putea fi utilizate în cipuri de computer care pot disipa căldura singure datorită geometriei materialului.

Cercetătorii și-au dezvoltat sistemul utilizând tehnici de calcul care au fost folosite în mod tradițional pentru a dezvolta mari dimensiuni. structuri și adaptându-le pentru a crea materiale la scară nanometrică cu proprietăți termice definite.

Au proiectat un material care poate conduce căldura într-o direcție preferată (un efect cunoscut sub numele de anizotropie termică) și un material care poate transforma eficient căldura în electricitate. Ei folosesc ultimul design pentru a fabrica un dispozitiv de siliciu nanostructurat pentru recuperarea căldurii reziduale la MIT.nano.

Oamenii de știință folosesc de obicei o combinație de presupuneri și încercări și erori pentru a optimiza capacitatea unui nanomaterial de a conduce căldura. În schimb, cineva ar putea introduce proprietățile termice dorite în sistemul său software și ar putea primi un design care poate atinge acele proprietăți și care poate fi fabricat în mod realist.

Pe lângă crearea de cipuri de computer care pot disipa căldura, tehnica ar putea fi folosit pentru a dezvolta materiale care pot transforma eficient căldura în electricitate, cunoscute sub numele de materiale termoelectrice. Aceste materiale ar putea capta căldura reziduală de la motoarele unei rachete, de exemplu, și o pot folosi pentru a alimenta nava spațială, explică autorul principal Giuseppe Romano, cercetător la Institutul MIT pentru Nanotehnologia Soldaților și membru al MIT-IBM Watson AI Lab.

„Obiectivul aici este de a proiecta aceste materiale nanostructurate care transportă căldura foarte diferit decât orice materiale naturale”, spune autorul principal Steven Johnson, profesor de matematică aplicată și fizică, care conduce Grupul de Nanostructuri și Calcul din cadrul MIT Research. Laborator de electronice. „Dar întrebarea este cum să faci asta cât mai eficient posibil, mai degrabă decât să încerci o grămadă de lucruri diferite bazate pe intuiție? Giuseppe a aplicat designul computațional pentru a permite computerului să exploreze mai multe forme posibile și să vină pe cea care are cele mai bune proprietăți termice posibile.”

Lucrul lor de cercetare este publicat astăzi în Structural and Multidisciplinary Optimization.

Controlul vibrațiilor

Căldura din semiconductori se deplasează prin vibrații. Moleculele vibrează mai repede pe măsură ce se încălzesc, determinând grupurile de molecule din apropiere să înceapă să vibreze și așa mai departe, mișcând căldura printr-un material ca o mulțime de fani care fac „valul” la un joc de baseball. La scară atomică, aceste unde de vibrații sunt captate în pachete discrete de energie, cunoscute sub numele de fononi.

Cercetătorii doresc să creeze materiale la scară nanometrică care controlează transferul de căldură în moduri foarte specifice, cum ar fi un material care conduce mai multa caldura in directie orizontala si mai putina caldura in directie verticala. Pentru a face acest lucru, ei trebuie să controleze modul în care fononii se mișcă prin material.

Materialele asupra cărora s-au concentrat sunt cunoscute sub denumirea de nanostructuri periodice, care sunt realizate dintr-o rețea de structuri cu o formă arbitrară. Modificarea dimensiunilor sau a aranjamentului acestor structuri poate modifica în mod dramatic proprietățile termice ale întregului sistem.

În principiu, cercetătorii ar fi putut face unele părți ale acestor structuri prea înguste pentru ca fononii să treacă prin, controlând modul în care căldura poate călători prin material. Dar există configurații practic infinite, așa că ar fi fost extrem de dificil să descoperi cum să le aranjezi pentru anumite proprietăți termice specifice folosind doar intuiția.

„În schimb, am împrumutat o tehnică de calcul care a fost dezvoltată în mod tradițional pentru structuri precum punți. Imaginați-vă că transformăm un material într-o imagine și apoi găsim cea mai bună distribuție a pixelilor care ne oferă proprietatea prescrisă", spune Romano.

Folosind această tehnică de calcul, un algoritm trebuie să descopere dacă sau să nu plasezi o gaură la fiecare pixel din imagine.

„Deoarece sunt milioane de pixeli, dacă doar încerci pe fiecare, există prea multe posibilități de simulare. Modul în care trebuie să-l optimizezi aceasta este să începem cu o presupunere și apoi să o evoluăm într-un mod de deformare continuă a structurii pentru a o face din ce în ce mai bună”, explică Johnson.

Dar acest tip de optimizare este foarte dificil de realizat cu nanomaterialele.

În primul rând, fizica Transportul rmal se comportă diferit la scară nanometrică, astfel încât ecuațiile obișnuite nu funcționează. În plus, modelarea mișcării fononilor este deosebit de complexă. Trebuie să știți unde se află în spațiul tridimensional, precum și cât de repede se mișcă și în ce direcție.

Îmblânzirea ecuațiilor complexe

Cercetătorii au conceput o nouă tehnică, cunoscută sub numele de metoda de interpolare a transmisiei, care permite acestor ecuații foarte complexe să se comporte într-un mod pe care algoritmul îl poate gestiona. Cu această metodă, computerul poate deforma ușor și continuu distribuția materialului până când atinge proprietățile termice dorite, în loc să încerce fiecare pixel pe rând.

Echipa a creat, de asemenea, un sistem software open-source și o aplicație web care permite unui utilizator să introducă proprietățile termice dorite și să primească o structură de material la scară nanometrică fabricabilă. Făcând sistemul open source, cercetătorii speră să inspire alți oameni de știință să contribuie la acest domeniu de cercetare.

Cu acest nou instrument în mână, cercetătorii explorează alte materiale care pot fi optimizate folosind acest sistem, precum aliajele metalice, care ar putea deschide ușa către noi aplicații. Ei studiază, de asemenea, metode de optimizare a conductibilității termice în trei dimensiuni, mai degrabă decât numai pe orizontală și verticală.

„Din câte știu, lucrarea lui Romano și Johnson este printre primele în realizarea de material topologic optim. proiectare pentru transferul de căldură la scară nanometrică cu modelul de transport al fononului Boltzmann Noutatea tehnică a metodei lor constă în principal într-o integrare inteligentă a unei metode de interpolare a transmisiei cu modelul de transport Boltzmann, astfel încât gradientul obiectivului de proiectare să funcționeze în raport cu structura materialul poate fi calculat”, spune Kui Ren, profesor de matematică aplicată la Universitatea Columbia, care nu a fost implicat în această lucrare.

„Ideea este destul de nouă și generală și îmi pot imagina că această idee va fi adoptat în curând pentru obiective de proiectare topologică cu modele mai complicate de transport de căldură și în multe alte regimuri de aplicații de transfer de căldură.”

Această poveste este republicată prin amabilitatea MIT News (noi b.mit.edu/newsoffice/), un site popular care acoperă știri despre cercetare, inovare și predare MIT.


(Fluierul)


Linkul direct catre Petitie

CEREM NATIONALIZAREA TUTUROR RESURSELOR NATURALE ALE ROMANIEI ! - Initiativa Legislativa care are nevoie de 500.000 de semnaturi - Semneaza si tu !

Comentarii:


Adauga Comentariu



Citiți și cele mai căutate articole de pe Fluierul:

_ Un băiat ucrainean de 17 ani a început să construiască un detector de mine antiorestre la 9 ani pentru a proteja oamenii de Putin

_ Televiziunea chineză taie imaginile fără măști de la Cupa Mondială

_ Jill Biden dezvăluie decorațiunile de Crăciun de la Casa Albă � lipește bile de aur lipicioase la ușă

_ Suella Braverman încearcă să pună solicitanții de azil din țări „sigure” pe calea rapidă spre deportare

_ Iranul amenință familiile jucătorilor de la echipa naţională de fotbal cu închisoarea şi tortura - CNN

_ Matt Shirvington cumpără o casă de 11,2 milioane USD în North Shore din Sydney

_ Tory Lanez părăsește tribunalul din LA după prima zi a procesului său pentru împușcătura în care era implicată Megan Thee Stallion

_ RICHARD LITTLEJOHN: Parcă m-am dus la culcare și m-am trezit în 1973

_ CHRIS FOY: Cum poate Jones să transforme doom într-un nou boom și să transforme Anglia în candidați la Cupa Mondială

_ Statisticile incredibile ale Cupei Mondiale ale lui Socceroos nu sunt suficiente pentru a câștiga bătălia de cod cu AFL și NRL

_ Pomul „patetic” din Trafalgar Square, batjocorit de londonezi după ce a sosit cadou din Norvegia

_ Karine Jean-Pierre respinge apelul lui Joe Biden de a interzice v�nzarea de arme semi-automate (VIDEO)

_ Câștigătoarea I’m A Celeb Jill Scott spune că abia așteaptă să se căsătorească cu logodnica Shelly Unitt

_ În ziua în care regina a glumit, arăta exact ca domnișoara Piggy din noua biografie a lui Gyles Brandreth

_ Fostul Justin McKeone al Oliviei Molly Rogers, prins în scandalul foto nud, după despărțirea cuplului

_ Andy Gray spune că s-a gândit să-și pună capăt propriei vieți după demiterea din 2011 din cauza scandalului sexual

_ Ce urmează pentru I'm a Celeb star jungle? Jill Scott să câștige milioane

_ Christine McGuinness își arată silueta incredibilă într-un costum de baie albastru într-un parc de trambulină

_ Demi Rose își arată curbele incredibile și prezintă un display FOARTE busti

_ Julia Fox o apără pe Kim Kardashian pe fondul scandalului campaniei publicitare Balenciaga

_ Băiatul de frați canibal care a ucis la întâmplare un cuplu din Florida și i-a mestecat fața bărbatului nu este vinovat

_ Vedeta Baywatch Donna D'Errico, în vârstă de 54 de ani, afișează o afișare uluitoare cu o fotografie revelatoare pe tema sărbătorilor

_ Spectatorul care a luat cu asalt meciul de la Cupa Mondială fluturând steagul LGBT este un fotbalist italian devenit activist

_ CHRIS FOY: Cum poate Jones să transforme doom într-un nou boom și să transforme Anglia în candidați la Cupa Mondială

_ Julia Fox o apără pe Kim Kardashian pe fondul scandalului campaniei publicitare Balenciaga

_ Louise Thompson arată radiantă în rochie crem în timp ce împărtășește fotografii din botezul fiului Leo

_ Anglia vs Țara Galilor: experții Sportsmail își spun cuvântul înaintea bătăliei din Marea Britanie de la Cupa Mondială

_ Tyler Adams este „unul dintre cei mai buni mijlocași” de la Cupa Mondială și „nu are plafon”, susține Beasley

_ Metallica anunță un nou album, turneu mondial

_ Trio-ul belgian Kevin de Bruyne, Jan Vertonghen și căpitanul Eden Hazard s-au „ÎNCETIT” în dressing

_ Gary Lineker a pus în buzunar 1,6 milioane de lire sterline lucrând pentru radiodifuzorul de stat din Qatar

_ Tish Cyrus CONFIRMĂ o nouă poveste de dragoste cu cârcotisul din Prison Break, Dominic Purcell

_ Prima privire Stonehouse: Matthew Macfadyen îl interpretează pe deputatul John care a disonorat

_ Numărul americanilor care poartă �n mod regulat arme de m�nă S-a DUBLAT �n doar 4 ani

_ Deshaun Watson va face debutul lui Browns duminică, după o suspendare de 11 meciuri din cauza acuzațiilor de abatere sexuală

_ Darvid Garayeli dezvăluie că nu a părăsit casa timp de șase săptămâni după ce Brooke Blurton i-a frânt inima

_ Harvey Weinstein, mogul dezonorat de la Hollywood, NU va depune mărturie la procesul său pentru viol din Los Angeles

_ Bluey câștigă un BAFTA! Desene animate australiane au scoruri mari la premiile britanice

_ MARK ALMOND: De ce liderul autocrat al Beijingului ar putea deveni încă un miel de sacrificiu

_ KEOWN TALKS TACTICS: Gareth Bale știe cum să-și aleagă momentele și a fost eroic pentru Țara Galilor

_ Khloe Kardashian împărtășește un videoclip dulce cu fiica True dansând cu vărul Chicago în timpul zilei de familie

_ Jurnalul lui MATT BARLOW LA CUPA MONDIALĂ: Portarul Canadei Milan Borjan este abuzat după ieșirea echipei sale

_ Grafic șocant arată că seria de cricket din Australia împotriva Indiilor de Vest a început dur

_ „Little Old Wales” va avea o supărare împotriva Angliei și, uneori, se întâmplă cu adevărat basme

_ Irina Shayk orice în afară de simplu în negru și-a luat fiica de la școală pe fondul zvonurilor de împăcare

_ George Takei îl numește pe William Shatner „un bătrân ticălos” în ultima salvă dintr-o ceartă de lungă durată

_ Messy Archive se pregătește să se îndrepte spre Săptămâna Modei din New York

_ Dacă crezi că asta înseamnă mai mult pentru Țara Galilor, mergi în dressingul nostru: Gareth Southgate face plâns de raliu

_ KEOWN TALKS TACTICS: Gareth Bale știe cum să-și aleagă momentele și a fost eroic pentru Țara Galilor

_ Will Smith spune că și-a pierdut somnul din cauza palmei sale infame la Oscar, care a rănit noul său film Emancipation

_ CELE TREI ÎNCĂLTERI CHEIE LUI CHRIS SUTTON: Harry Kane își poate răspunde criticilor împotriva lui Joe Rondon

_ Patricia Arquette emană eleganță într-o rochie care îmbrățișează silueta la Premiile Gotham 2022 din New York

_ Kendall Jenner își arată abdomenul tonifiat pe fondul pretențiilor că vorbește din nou cu fostul ei Harry Styles

_ O mare parte din reţelele de termoficare avariate în Ucraina au fost restabilite

_ Andy Gray spune că s-a gândit să-și pună capăt propriei vieți după demiterea din 2011 din cauza scandalului sexual

_ Pacienții NU vor avea o intervenție chirurgicală anulată în ultimul moment, spun șefii NHS

_ Serena Williams îi aduce un omagiu emoționant lui Virgil Abloh la un an de la moartea sa

_ Owen Warner dezvăluie că a fost într-un „loc de jos” în timpul lui I’m A Celeb

_ HAOS la Juventus „în timp ce întregul consiliu demisionează” în urma unei întâlniri uluitoare de luni

_ Leicester se pregătește să facă o nouă mișcare pentru Jeremie Boga după ce a ratat jucătorul Atalanta în vară


Pag.1 Pag.2 Pag.3 Pag.4 Pag.5 Pag.6 Pag.7
Pag.8 Pag.9 Pag.10 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.14 Pag.15
Pag.16 Pag.17 Pag.18 Pag.19 Pag.20 Pag.21 Pag.22 Pag.23
Pag.24 Pag.25 Pag.26 Pag.27 Pag.28 Pag.29 Pag.30 Pag.31
Pag.32 Pag.33 Pag.34 Pag.35 Pag.36 Pag.37 Pag.38 Pag.39

Nr. de articole la aceasta sectiune: 2322, afisate in 39 pagini.



ieri 15:20 Test
ieri 11:45 _ CONTEMPORANĂ