NIMS應用「剪紙」傳統工藝,開發溫度控制技術

 

刊登日期:2022/5/23
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日本物質材料研究機構(NIMS)發表開發了一項靈感來自於日本傳統工藝「剪紙」,並以塑膠做為局部加熱/冷卻元件進行溫度控制的手法。NIMS注意到透過剪紙加工,以非常小的拉伸應力即可在任何地方集中產生大量的內部應力,因此認為若在物質中製作一個缺口,將能透過膨脹收縮提高形成吸熱、發熱的彈性熱量效應。

過去常見的塑膠材料完全未被視為可利用做為彈性熱量效應(Elastocaloric Effect)的調變材料,但實驗結果證實,透過剪紙加工,大幅提升了塑膠材料的局部加熱/冷卻能力,且在數值上超過了被認為具有最高彈性熱量效果之形狀記憶合金。

溫度控制技術亦應用於空調、冰箱等家用電器用途,但目前是利用壓縮氟碳化合物等冷媒氣體進行冷卻,然而氟碳化合物仍有環境負荷大,不適合積體電子設備的精確溫度控制等缺點。另一方面,彈性熱量效應可望做為冷媒氣體替代技術而受到關注,但大多數物質的彈性熱量效果較小,能達到實用化之加熱/冷卻能力的物質僅有少數。目前可望達到實用化的物質為形狀記憶合金,相關高效率合金之研究亦持續發展中。

但透過NIMS此次的研究成果,利用剪紙加工手法將能有效促進彈性熱量效應,今後可望活用於塑膠以外的各種物質加工,促進更多樣的加工圖案開發。此外,新手法亦可大幅提升物質的伸縮性、可撓性,將可適用於各種場所的裝設。今後NIMS將選定最適於利用彈性熱量效應之溫度調變的加工圖案或材料,並進一步展開可應用於電子機器的溫度控制或曲面等用途之軟性溫度調變電子元件開發。


資料來源: https://www.nims.go.jp/news/press/2022/04/202204220.html
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