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本地創科動態｜科大研介面傳熱供綠色製冷
By 信報財經新聞 on May 29, 2024
原文刊於信報財經新聞「EJ Tech 創科鬥室」
全球各地對製冷技術的需求日增，相比消耗能量才能運作的「主動冷卻」系統，「被動冷卻」依靠自然過程及建築設計散熱，在不耗能或低耗能下保持舒適室溫。香港科技大學利用水的吸附過程，研發一種可持續、可控的介面熱傳遞策略，可用於電子設備、太陽能電池板、建築物等，提升綠色製冷技術的效能。
增多孔晶體水吸附效能
以多孔材料「金屬有機框架」（MOFs）為例，它可用於被動冷卻，透過吸收空氣中的水氣，增強室內空間冷卻應用的能源效率。不過，這些材料的多孔晶體，通常具有較低熱導率，限制傳熱效能。在被動製冷應用中，這些材料通過吸附水製冷，水分子亦降低了有效熱導率。各地研究人員為應對以上困難，把注意力轉向調控多孔晶體，與其接觸材料之間的介面熱傳遞。
科大機械及航空航天工程學系教授周艷光帶領的研究團隊，利用金屬有機框架材料的水吸附，以調控接觸材料和典型多孔晶體之間的介面熱傳遞。通過頻域熱反射測量及分子動力學模擬，發現接觸材料與多孔晶體之間的介面熱導，由於水分子吸附的關係，從5.3 MW/m2K升至37.5 MW/m2K，前後升幅約7.1倍。
研究團隊把這升幅歸因於，利用多孔晶體吸附水分子形成的密集水通道；這些通道作為額外熱傳遞路徑，顯著增強了介面之間的熱能傳輸。
此外，團隊通過自主研發的「頻域直接分解方法」（FDD），發現吸附的水份不但激活了高頻振動，其橋樑作用還令接觸材料，與多孔晶體的振動態密度大幅重疊，進而增強兩者之間的熱量傳輸；論文近日發表在學術期刊《自然通訊》。
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