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新加坡发明激光制冷技术

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
新加坡发明激光制冷技术


 用激光为运行中的电子设备降温,未来有可能成为我们日常生活常用的技术,例如用自行降温电脑芯片,减少掌上电脑或智能手机释放的热量,延长电池寿命;而用激光制冷方法,也能减小冷气机或电冰箱压缩机的体积,使现代光电产品设计更为简练,并能用以替代会破坏大气臭氧层的制冷剂。


世界首例成功验证 激光冷却半导体项目


  南洋理工大学一组科研人员发现并证明了激光能冷却一种半导体材料。在半小时之内,半导体材料温度从20摄氏度下降到零下20摄氏度。这也是世界首例成功验证激光冷却半导体的研究项目。


  领导这项研究的南大数理学院与电气电子工程学院熊启华助理教授受访时说:“所有材料都包含能量,我们使用绿色激光照半导体,半导体材料会发射出更高能量的光,在这个过程中,物质内部能量被消耗,半导体温度随之降低。”


  研究中使用的半导体材料硫化镉(Cadmium Sulfide),是太阳能电池、感应器和电子设备中的常用材料。


    熊启华助理教授:激光能有效降低半导体材料的温度,而它也可能替代液氦冷却系统。


  理论上,半导体材料具有高发光效率和低达零下260摄氏度的冷却极限,这一温度可以替代几乎所有的冷却剂;而半导体材料是现代电子产品必备部件之一,因此激光制冷半导体的发现,下一代集成光学制冷电子和光电子器件便能成真。


  熊启华说,激光制冷也就是光学电冰箱(Optical Refrigerator)的概念,早在1929年由德国科学家提出,直到1995年才在一种特殊的玻璃材料中实现,但是一直无法在半导体上成功实现,尽管理论预测半导体比玻璃更有应用前景。这次激光制冷半导体的研究成果意义重大,今年1月登上了权威科学期刊《自然》(Nature)封面。


  他说:“这是一个非常激动人心的科研突破。这个实验证明了激光和传统制冷方式相比,它体积更小、更安静,不会对环境造成污染,而且能够集成到半导体电路中。激光制冷在太空飞行器探测器制冷、红外成像仪制冷将有极其重要的应用。这种无冷却液的制冷方式在未来可能跟我们的生活休戚相关。”


  以目前医院使用的磁共振成像(MRI)仪器等大型医疗设备为例,这些仪器一般都使用温度在零下269摄氏度的液氦(Liquid helium)来降温散热,但据科学家估计,全球氦的储存量30年內将耗尽。熊启华因此强调,尤其在氦越来越少的情况下,激光有望替代液氦,做为大型医疗仪器的新型冷却系统。


  不过,他说,激光制冷系统并不一定能节省能源,因为发射激光同样需要能源,而它不见得会完全替代现有的电冰箱和冷气机,因为现在的家用冷却系统已经达至非常好的省电效果。


  接下来,熊启华将继续带领研究小组以零下269摄氏度的液氦温度为目标,进一步寻找更好的激光制冷材料,测试激光制冷方式,希望在制冷系统方面,掌握到更具持续性的方法。


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论坛元老

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发表于 5 天前 | 显示全部楼层
曾经拥有的不要忘记;不能得到的更要珍惜;属于自己的不要放弃;已经失去的留作回忆。我刚来~~~嘿嘿~~
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