过冷效应下固液相变热二极管的热整流特性
应用物理
2020-07-24 v1
摘要
固液相变热二极管（SL-PCTD）的热整流比在超过一定温度偏置后不可持续，因此需要合理兼容的设计。操控SL-PCTD正向与反向的热传递以实现持久性能具有重大实际意义。本文研究了在相变材料（六水合氯化钙）过冷效应下的SL-PCTD原型。正向方向上，过冷效应在远低于熔化温度（30°C）时维持自然对流方面发挥重要作用，从而在10–40°C温度偏置范围内实现稳健传热。而反向方向上，在30–7°C大温度区间内通过手动过冷释放（MSR）消除过冷倾向于极大抑制传热。由此实现了2.95的热整流比，与无过冷效应的SL-PCTD相比，该比值在大温度偏置下具有可持续的竞争力。为全面阐明过冷对热整流的影响，采用热阻法对SL-PCTD进行理论建模，其与实验数据吻合良好。这种仅单向具备过冷控制的器件进一步被命名为具有门控功能的SL-PCTD，其中操控相变材料的过冷效应为实现通用热二极管开辟了可行途径。
引用
@article{arxiv.2007.11727,
title = {Thermal Rectification of Solid-liquid Phase Change Thermal Diode under the Effect of Supercooling},
author = {Zhaonan Meng and Raza Gulfam and Peng Zhang and Fei Ma},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.11727},
year = {2020}
}