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World File Search System被动冷却
立方体卫星的热建模与分析
低地球轨道被动热涂层观测站 (PATCOOL) 立方体卫星是由 NASA 资助的在轨实验，由佛罗里达大学先进自主多航天器实验室开发和领导。立方体卫星任务旨在研究使用一种名为“Solar White”的低温选择性表面涂层的可行性，以此实现深空部件的更高效的被动冷却。在地面实验中，这项新技术已经证明它比任何现有的热涂层或涂料都能提供更高的太阳辐射反射率，而 PATCOOL 立方体卫星将验证这项技术。PATCOOL 的热设计是任务成功的最重要方面。PATCOOL 有效载荷包含一个可容纳四个样品的外壳，其中两个样品涂有“Solar White”，另外两个样品涂有最先进的白色热控制涂层：AZ-93。本文讨论了使用行业标准热建模软件 Thermal Desktop® 构建热模型的过程以及 PATCOOL CubeSat 的热分析结果。热分析旨在研究 PATCOOL 有效载荷的稳态温度响应并确定热流源。内部和外部热模型的 PATCOOL 热分析结果表明，低温选择性表面涂层的性能远高于目前最先进的热涂料，从而验证了 PATCOOL 热控制设计的有效性。
极端环境条件下高温模拟微电路的电路工程解决方案
摘要：当前地缘政治形势和国内电子行业面临的进口替代挑战要求制造能够在极端环境条件下，尤其是高温条件下可靠运行的设备。在开发必须在超出通常值的温度范围内可靠运行的电子设备时，开发人员应依靠主动或被动冷却。在某些情况下，冷却是不切实际或不可能的。在某些情况下，如果设备在特殊温度范围内运行可以降低设备成本或提高其可靠性，那么它就非常有意义。在这种情况下，需要解决许多复杂的问题，包括半导体制造技术、设计和测试方法。本文探讨了制造国内石油天然气和航空航天工业长期发展所必需的高温电子元件的问题。智能井的进口替代技术的创造可以大大降低设备成本。在航空航天工业中，这个问题更加现实：用于太空的“西方”计算设备的成本高达 50 万欧元，在制裁条件下，可能无法购买，而类似的进口替代国产设备则便宜 10 倍。飞往近太空和远太空的飞行除了需要高抗辐射性外，还需要所有航天器系统在宽温度范围内的可靠性。本文介绍了设计在高达 +125°C 的温度下运行的主要模拟芯片的技术特性。
通过最大化肿胀诱导的盐负荷
湿润水凝胶作为可扩展和低成本吸附剂而出现，用于大气水收集，除湿，被动冷却和热量储能。但是，使用这些材料的设备仍然表现出不良的性能，部分原因是水凝胶的水蒸气摄取有限。在这里，氯化氯化物溶液中水凝胶的肿胀动力学，对水凝胶盐载荷的影响以及所得的合成水凝胶 - 盐复合材料的蒸气吸收。合成了通过调整溶液的盐浓度和凝胶的交联特性，合成了极高的盐负荷的湿水凝胶，在相对湿度（RH）分别为30％和70％的相对湿度（RH）时，可以使前所未有的水吸收1.79和3.86 Gg-1。在30％RH时，这超过了先前报道的金属有机框架的水吸收超过100％和水凝胶的水，使吸收的吸收量超过了吸湿性盐基本限制的93％，同时避免了盐解决方案中常见的泄漏问题。通过对盐蒸气平衡进行建模，最大无泄漏的RH被阐明是水凝胶摄取和肿胀比的函数。这些见解指导具有特殊吸湿性的水凝胶的设计，使基于吸附的设备能够应对水的稀缺和全球能源危机。
建筑物中的节能措施（ECM）。 ...
节能措施（ECM）通常是为了立即福利而选择的，例如适合过去/当前的气候条件和快速的经济回报。然而，随着气候变化改变了他们设计的非常气候参数，这些ECMS的寿命会带来过时或无效的风险。本文提供了选择ECM时所需的远见，重点介绍了其在全球变暖下的长期生存能力。ECM讨论了包含的被动策略，例如建筑包络隔热和窗户设计，有效的HVAC和热泵等活动系统以及可再生系统。强调了针对本地气候，建筑类型和成本效益的特定于上下文特定的ECM选择。解决了影响全球变暖下广泛采用ECM的主要挑战和障碍，包括：1）考虑在ECM决策中长期有效性，因为最初有效的措施在将来可能会变得不利，而反之亦然； 2）考虑体现和操作影响的生命周期观点； 3）在气候变化的确定性下开发健壮的弹性建筑设计； 4）潜在的策略转移，例如从被动冷却技术过渡到主动冷却系统。与此同时，需要定期更新建筑法规和标准的政策干预措施，以保持与不断发展的气候条件的步伐，并吸引各种利益相关者平衡多个目标，包括环境，社会和人为因素。将气候变化纳入ECM实施的决策中，对于建立适应温暖气候的能量是至关重要的。
使用...
车辆（EV）和便携式电子设备。这种新颖的方法可主动将热量从电池组中转移0，从而通过peltier模块产生热电效应。这确保理想的操作条件并延长电池的寿命。在电池系统面临的无数挑战中，一个关键方面是温度的有效管理，这一因素会深刻影响性能，寿命和安全性。但是，这些电池组的最佳性能取决于保持精确的温度设置。高温会损害性能，加速折旧，甚至是危险的，这强调了热管理的重要性。冷却系统的演变即使它们被广泛使用，传统的被动冷却技术通常无法动态地适应电池遇到的不断变化的需求和环境环境。主动冷却系统是寻找更智能和响应式解决方案的结果。它们是为了积极控制温度并减轻热量积聚的负面后果。Peltier模块，也称为热电冷却器，是借出毛发效应以创建传热机制的半导体设备。当热量通过电流通过时，将热量吸收在模块的一侧并在另一侧释放时，会产生温度差。Peltier模块非常适合涉及热管理的应用，因为它们使用此概念积极冷却或加热表面。整合有很多好处主动的电池组冷却系统将毛皮管模块集成到其设计中，以积极控制电池组的温度。这很重要，因为电池电池性能和寿命会受到温度的直接影响。高温有可能加快细胞内化学过程，这可能导致容量降低，更快的恶化和安全问题。
日间辐射冷却的最新进展
地球表面温度≈300 K的陆地辐射集中在2.5至50 µm的波长范围内。同时，各种大气成分的综合作用，形成了8至13 µm之间的特殊大气窗口，该窗口高度透明。因此，大多数陆地区域可以通过透明的大气窗口有效地将热量辐射到寒冷的宇宙中，以维持相对稳定的温度。为此，辐射冷却器应在透明大气窗口（8–13 µm）内具有高的发射率，在该区域是透明的，并允许红外光通过。在这方面，过去几十年来人们设计了各种材料和结构，并在夜间表现出良好的被动冷却性能。 [8,9] 然而，在白天，太阳会加热辐射冷却器，这严重影响了冷却效果。为了解决这个问题，冷却器应该在反射阳光以避免太阳加热的同时，向寒冷的宇宙辐射更多的热量。Fan 等人 [10] 首次设计了多层光子材料，并在阳光直射下实现了白天辐射冷却，温度低于环境温度。此后，各种材料已被证明可以实现低于环境温度的白天辐射冷却，并显示出巨大的实际应用潜力。[11–13] 之前一些综述总结了辐射冷却方面的这些发展，[14–17] 但辐射冷却的净冷却功率有限和不稳定性阻碍了其实际广泛应用。在这篇综述中，通过总结被动式白天辐射冷却 (PDRC) 的最新研究和发展，我们首先提出了 PDRC 的三个关键组成部分：1）中红外范围的光谱设计，2）增强太阳反射率的结构设计，和 3）热管理。其次，我们介绍了PDRC的各种应用，例如建筑冷却、太阳能电池冷却、水收集、服装和发电（图1）。最后，我们还讨论了PDRC的剩余挑战和机遇。
超级发展的机会和挑战...
互联网和微电子的持续进度，尤其是智能手机，平板电脑和智能手表等便携式设备，导致了紧凑，集成和微型化工具，消耗了高功率。第11代和第12代CPU是过去2年中笔记本电脑中使用的主要CPU。运营功耗已达到180 W，大小为50×25毫米。表面热孔最多可高达14.4 w/cm 2（Liu等，2013）。电子设备的微型化已大大降低了散热的有效区域。随着电子设备的功耗的连续升级，表面热量不可避免地会迅速增加，从而面临着由于有限的空间而带来的便携式电子设备的安全冷却限制（Micheli等，2013; Tang等，2018）。电子设备的可靠性显然对应保留在安全操作限制内的温度敏感。因此，需要不断开发高级散热技术，以避免由于过热而导致电子设备的损坏和故障。作为一种被动冷却技术，加热管已成为电子冷却的有效方法，考虑到高导热率，简单结构，没有外部驱动力（Su等，2018）。然而，传统的热管（例如环热，脉动热量和振荡热管）无法在有限的便携式电子设备的有限空间中满足高热量散热，这些设备较轻，更薄（Dai等，2020）。因此，由于其紧凑的尺寸，高稳定性和有效的温度均匀性，已广泛研究并在高热量便携式电子冷却中广泛研究并用于高热量便携式电子冷却。这项研究总结了UTHP技术和Wick结构的最新发展，并分析了挑战和未来的前景（Zhong等，2020）。
集成软热电的液晶弹性体，用于形状记忆驱动和能量收集
液晶弹性体 (LCE) 是一类由松散交联的聚合物网络组成的形状记忆聚合物，在从向列相到各向同性相的转变过程中表现出可逆的形状变化。[1] 由于它们具有类似肌肉的工作密度和收缩应变 [10–14]，并且能够打印或图案化为各种几何形状，它们已越来越广泛地用作软体机器人、[2–4] 可穿戴计算和触觉 [5,6] 和形状变形物质 [7–9] 中的执行器。[15,16] 在大多数机器人和工程应用中，基于 LCE 的执行器使用外部热源进行热刺激，或通过焦耳加热使用集成线或嵌入式渗透粒子网络进行电刺激。先前的研究主要集中在通过焦耳加热来加热 LCE，[6,12,13,17,18] 其中许多应用使用液态金属[19–21] 和波浪电子[12,13,22,23] 作为加热元件。然而，这些方法的一个关键限制是它们依赖于开环加热和被动冷却。这导致温度变化缓慢，并且对控制 LCE 执行器响应速度和曲线的能力有限。具体而言，由于 LCE 的热导率低至 0.3 W m − 1 K − 1[20]，导致驱动速度可能很慢；由于热传递是通过对流而不是传导进行的，冷却速度受到极大限制。后者导致冷却时间可能需要激活时间的 5 倍[12,24] 10 倍[13] 甚至 50 倍[25] 才能使 LCE 在环境条件下冷却并恢复到其原始状态。此外，由于温度升高幅度更大，更快的驱动速度需要更长的冷却时间。[25] 为了减少加热时间，人们嵌入了液态金属液滴等软填料来提高这些结构的热导率。[6] 冷却时间的问题仍然存在，加热和冷却时间的差异取决于传导（加热）和对流（冷却）之间传热速率的差异；需要更智能的方法来解决这个问题。最近有人努力通过新的刺激方法来提高 LCE 执行器的速度和控制，[26] 尽管其中大多数方法都会引入显着的机械
Linxiao Zhu
摘要 热辐射在能量转换过程中起着重要作用。利用纳米材料和光子结构调整热辐射的能力可以为能源和信息应用带来重要机遇。在本次研讨会上，我将介绍我最近关于控制热辐射进行能量收集、主动制冷和被动冷却的研究。首先，我将讨论基于纳米级辐射传热的能量转换实验 [1-2]，这些实验为热能收集指明了新的机会。具体来说，我将描述一个纳米间隙近场热光伏实验 [2]，我证明了通过将热热发射器和光伏电池之间的距离缩小到纳米级，可以大大提高发电率（40 倍）。其次，我将描述使用非相干光（热辐射）通过控制光子的化学势进行主动光子制冷的首次实验演示 [1]。我将说明如何通过将表面放置在反向偏置发光二极管附近来实现表面的净冷却。冷却是由于反向偏置二极管的热辐射被抑制，以及跨纳米级间隙表面的光子发射增强所致。这为将纳米光子学和光电器件相结合实现固态制冷指明了一条有前途的道路。第三，我将讨论如何利用寒冷的外层空间 [3-4] 作为热力学资源用于被动冷却和能源效率应用。我将展示将太阳能吸收器的温度降低 13 ˚C 同时保持其阳光吸收率的结果，这表明太阳能电池的效率显著提高 [3]。接下来，我将展示通过使用超选择性热发射器和真空系统实现创纪录的 42 ˚C 温度降低的结果 [4]。最后，我将概述我未来的研究方向。传记朱林晓博士在斯坦福大学获得应用物理学博士学位和电气工程硕士学位，在中国科学技术大学获得物理学学士学位。他的博士研究方向为利用光子结构控制电磁传热，指导教授为范山辉教授。朱博士目前是密歇根大学机械工程系的博士后研究员，师从 Pramod Reddy 教授和 Edgar Meyhofer 教授，从事近场能量转换实验。朱博士的研究兴趣在于控制光和热以用于能源和信息应用。他曾被《麻省理工技术评论》评为 35 位 35 岁以下创新者（中国 2019 年）。他的研究成果曾被《发现》、《科学美国人》等媒体报道。