Ученые применили активированный уголь в качестве криоохладителя
Активированный уголь в качестве альтернативного материала для повышения охлаждающей способности использовали исследователи из Университета Китайской академии наук, 6 апреля сообщается в статье опубликованной в журнале Applied Physics Letters
Криоохладители-это ультрахолодные холодильные установки, используемые в хирургии и разработке лекарств, производстве полупроводников и космических аппаратах.
Регенеративный теплообменник, или регенератор, является основным компонентом криоохладителей. При температуре ниже 10 кельвинов (-441,67 градуса по Фаренгейту) производительность резко падает, а максимальная потеря регенератора составляет более 50%.
В большинстве криоохладителей компрессор прогоняет газ комнатной температуры через регенератор. Регенератор впитывает тепло от сжатия, и охлажденный газ расширяется. Колеблющийся ультрахолодный газ поглощает тепло, захваченное в регенераторе, и процесс повторяется.
Азот — наиболее часто используемый газ в криоохладителях. Но для применений, требующих температуры ниже 10 кельвинов, таких как приборы космического телескопа и системы магнитно-резонансной томографии, используется гелий, поскольку он имеет самую низкую температуру кипения среди всех газов, что обеспечивает самые холодные достижимые температуры.
Однако высокая удельная теплоемкость гелия (величина теплопередачи, необходимая для изменения температуры вещества) приводит к большим колебаниям температуры во время цикла сжатия и расширения при низких температурах, что серьезно влияет на эффективность охлаждения.
Чтобы решить эту проблему, исследователи заменили обычные редкоземельные металлы регенератора активированным углем, который представляет собой углерод, обработанный углекислым газом или перегретым паром при высоких температурах. Это создает матрицу пор микронного размера, которая увеличивает площадь поверхности углерода, позволяя регенератору удерживать больше гелия при низких температурах и отводить больше тепла.
Они подтвердили улучшенную производительность, поместив активированный кокосовой скорлупой уголь в экспериментальную импульсную трубку, которую они построили, и используя термодинамическую расчетную модель.
