2. 扩散和渗透调查实验室:学生使用琼脂块探索表面积与体积的比率。他们探索三种尺寸的扩散速率并计算表面积与体积的比率以探索细胞小的原因。浸没在碘溶液中的透析管中的葡萄糖淀粉溶液的演示使学生能够观察扩散和渗透并使用证据来支持有关分子运动的预测。学生设计一个实验,使用透析管模型来确定各种植物组织的水势。实验涉及以图形方式确定植物细胞中溶液的摩尔浓度和水势的计算。还将应用描述性统计数据来确定数据点的显著差异。(大创意 2,科学实践 1、3、4、5、6)CR11
散热器通过调节其热输出来维持电子设备的最佳工作温度,从而起着至关重要的作用。有效的设计对于确保有效的散热量至关重要,从而延长了组件寿命和整体系统性能。随着表面积的增加,由于更多的接触点而引起的热量耗散速率也会增加。这意味着更大的表面积可以从散热器到周围的空气中更大的热传递,从而增强冷却。在紧凑的系统中,在包含结构的同时达到一个较大的表面积至关重要。鳍和销阵列,微通道散热器或折叠鳍结构等技术可以增强热量消散而不会增加尺寸。多孔材料,例如金属泡沫,为热传递提供了巨大的内部表面区域。选择散热器的材料时,导热率是关键参数。铜的高热电导率为390-400 w/m·K,使其非常适合高端应用。但是,其成本和密度可能构成挑战。铝的导热率相对较低,但更具成本效益和更轻。像石墨烯这样的新材料具有出色的热导率,并且可能在HSF设计方面具有希望。材料的选择取决于特定的应用要求,即考虑效率,成本,质量和坚固性等因素。有效的散热器设计取决于三种主要的传热机制:传导,对流和辐射。鳍片或销阵列可以增加表面积,而风扇或鼓风机可以提高流速。传导对于将热量从组件转移到外部环境至关重要,从而进一步耗散。总而言之,选择合适的材料和优化散热器设计对于有效的热管理至关重要。热性能优化涉及通过改善热量交换的热界面材料保持热源和散热器之间的良好接触。适当的热路径分布和避免间隙对于有效的热传导至关重要。对流在冷却中起着至关重要的作用,最大化表面积对于提高对流效率至关重要。辐射是散热器设计中的另一个重要机制,Stefan-Boltzmann定律描述了它。使用高发射率的涂料可以显着增强辐射传热。散热器的几何特性在优化热辐射方面也起着至关重要的作用。为了实现有效的热量散热,特征应尽可能多地暴露表面积。散热器的效率在很大程度上取决于其表面,对流传热取决于表面积。计算给定的散热速率的必要表面积涉及使用方程q = h×a×Δt。傅立叶传导定律描述了通过材料的传热:QCONDUCTION = -K×A×ΔT/L。要确定鳍有效性,请使用等式q = h×a×ΔT来计算单个鳍片的传热速率。通过优化热电阻,对流和辐射,可以设计有效的散热器,以有效地将热量从表面散开。制定散热器的过程涉及几个阶段,这些阶段需要特定的工程计算以最大程度地提高热效率。要定义其性能,需要考虑三个关键因素:瓦特,环境温度(TA)和最高连接温度(TJ)中的散热耗散需求(Q)。例如,如果电子组件耗散20 W的热量,则Q = 20 w。然后通过从连接温度中减去环境温度来计算所需的温度升高(ΔT)。散热器的热电阻必须达到所需的温度升高,rth =ΔT/q = 55/20 = 2.75°C/w。散热器选择的类型和材料取决于诸如热量,重量和成本等因素。铝的导热率约为205 W/m·K,因此由于其有效性和成本而适合使用。调整散热器的尺寸和形状,以满足所需的热电阻水平,其中包括鳍片类型,销型或两者。鳍间距计算为:鳍间距=散热器的高度/鳍数。选择散热器设计时,请确保满足热电阻计算。空气对流传热系数(H)通常为10 - 50 W/m²·k。有效的热电阻计算为:rth,总计= rth,散热器+rth,界面+rth,结。按照设计信息构建物理散热器,并通过使用温度计测量温度差异来评估。取决于结果,可以对设计进行一些修改,以达到必要的热电阻。在设计电子设备时,适当的热管理至关重要,因为错误可能会产生负面影响。一个常见的错误是低估了适当的散热所需的表面积,这可能导致温度状态增加,甚至会导致组件的热冲击。制造有效的铝热散热器对于冷却电子设备至关重要,并防止它们过热。散热器用于消散由晶体管,CPU和功率放大器等组件产生的热量。制作散热器的过程涉及多个步骤,包括选择合金,设计散热器以进行最佳性能,准备材料,完成表面以增强与组件的接触,创建鳍以增加表面积,并将所有部分组装在一起。铝是一种流行的选择,因为其出色的导热率和轻质性质。但是,并非所有铝合金都适合散热器。通常使用6061和6063,因为它们具有良好的导热率且具有成本效益。散热器的设计应考虑尺寸,形状和鳍排列等因素,以确保最佳性能。准备材料涉及使用锯或CNC机器将其切成所需的尺寸,并在此过程中佩戴安全齿轮。整理表面需要砂纸逐渐磨碎的砂纸,然后使用金属抛光化合物进行抛光。这会产生光滑的表面,从而促进与热生成分量更好的接触。创建鳍涉及使用CNC机器或类似工具将其均匀地切入铝材材料,从而大大增加了散热器的表面积并允许更好的散热。散热器的鳍的尺寸和形状均匀,以确保在整个散热过程中保持稳定的性能。
传统散热器只是金属片的形状,依靠放置位置和周围空气从放大器中吸收热量。ICTunnel™ 更为复杂,其作用类似于调节体温的人类下丘脑。ICTunnel™ 采用铝粘合翅片散热器,这种散热器用于高功率医疗、激光和测试设备。它利用低热质量的原理,因此加热速度快,但冷却速度也快。在其相对较小的尺寸内有翅片,提供近 31 平方英尺的表面积。其操作的关键在于翅片的间距——尽可能靠近彼此以最大化隧道内的表面积,但不要太近以免彼此加热。ICTunnel™ 使用无噪音风扇以及压力和温度传感器来维持放大器的目标温度。
使用3D计算机断层扫描(CT)图像测量了骨料的形态,直径为2英寸。和10英寸的高度(图2)。球形指数(i)是指颗粒的3D一般形状,无论角和边缘的角度特征如何。i被计算为粒子的实际体积的值除以粒子中刻有球体的体积。圆度指数(I r)定义为粒子实际表面积的比例除以球体的表面积,其大小使用其三个主轴等于粒子的平均大小。形式(f =最短的粒子轴/最长轴)是描述颗粒材料的另一个形状参数。形态指数的平均值为i s = 3.446,i r = 0.941和f = 0.434。有关更多详细信息,将读者转介
“ perovskite光伏是商业化的门槛,但仍面临长期稳定性的挑战,并缩放到大型表面积。“我们的研究表明,机器学习对于改善工业生产所需的钙钛矿薄膜形成至关重要。”
pivmecillinam(妊娠第6-15天)对大鼠的大鼠或小鼠的胚胎发育没有不利影响,大鼠的口服剂量高达194 mg/kg/day,小鼠的小鼠和582 mg/kg/天。这些剂量分别基于身体表面积分别比建议的每日剂量最大的每日剂量高约3.4倍和5.1倍。在582 mg/kg/day处理的大鼠的后代有骨骼变异(胸骨骨化降低,可能表明胎儿毒性轻微)(比基于身体表面积的最大每日人类剂量高约10.2倍(比建议的每日人类最大剂量高约10.2倍)。mecillinam通过皮下注射以450 mg/kg/day的剂量给药时,对大鼠和小鼠的胚胎发育产生不利影响(大约7.9倍和3.9倍高
时期激活,14光催化15和Fenton 16技术。在上述治疗系统中,用塑料废物制备的碳质材料的利用可以降低治疗成本并促进这些技术的全尺度。在这项研究中,将矿泉水塑料瓶,塑料饮水杯和塑料酸奶杯子用作制备富含碳的材料(例如石墨烯,碳球形和碳纳米管)的前体。使用能量分散X-射线光谱,X射线差异,傅立叶变换红外光谱和透射电子显微镜,研究了制备材料的化学组成,化学结构,官能团和形态。此外,通过X射线光电子体镜检查和热重分析研究了制备材料的化学状态和热稳定性。此外,使用BET表面积分析仪估算合成材料的表面积。
时期激活,14光催化15和Fenton 16技术。在上述治疗系统中,用塑料废物制备的碳质材料的利用可以降低治疗成本并促进这些技术的全尺度。在这项研究中,将矿泉水塑料瓶,塑料饮水杯和塑料酸奶杯子用作制备富含碳的材料(例如石墨烯,碳球形和碳纳米管)的前体。使用能量分散X-射线光谱,X射线差异,傅立叶变换红外光谱和透射电子显微镜,研究了制备材料的化学组成,化学结构,官能团和形态。此外,通过X射线光电子体镜检查和热重分析研究了制备材料的化学状态和热稳定性。此外,使用BET表面积分析仪估算合成材料的表面积。
金属有机骨架 (MOF) 代表了一类相对较新的材料,由于其独特的特性(例如多级孔隙率、活性金属中心、连接体/金属节点的多功能性和大表面积)而备受关注。在众多 MOF 中,Zr 基 MOF 表现出相对优异的化学和热稳定性,使其成为能源和环境应用的理想选择。作为 Zr-MOF,NU-1000 首次在西北大学合成。本文全面回顾了合成 NU-1000 MOF 以获得独特表面特性(例如,多样化的表面形貌、大表面积和特定的孔径分布)的各种方法,以及它们在催化(电催化和光催化)、CO 2 还原、电池、储氢、气体储存/分离和其他环境领域中的应用。该评论进一步概述了 NU-1000 MOF 及其衍生物在实际应用中开发所面临的当前挑战,并揭示了未来研究的领域。