软质材料动态特性的新应用
2017-07-05 13:15:26
作者：本网整理 来源：材料科技在线
美国科学家已经发明了一种追踪和控制动态分子振动的新方法，这种方法可以传递热量、声音和其他形式的能量。通过控制这些软质材料（如聚合物和液晶化合物）中的振动波，可以使他们更广泛的使用，并促进新型能源应用的发展，包括热学和声学绝缘子，以及将废热转化为电能或光转化为机械运动。
这个团队的工作发表在Nano Letters[Bolmatov et al. Nano Lett. （2017） DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b01324]上。他们使用了一种新型非弹性X射线散射（IXS）光束线来评估液晶化合物在三个不同阶段以上的振动传播。随着温度的升高，纳米结构发生了变化，而且液晶也变得不那么有序，并发现有显著影响作用的振动波的流动。这意味着选择或改变“相位”——分子的排列——将改变材料的动态特性，从而也使能量的振动和流动得到控制。
Dima Bolmatov说：“光束线的技术特性使我们能够精确的定位振动，并在不同尺度不同方向上追踪他们的传播–甚至在缺乏有序固体结构的材料中同样适用。”
样品被X射线轰击，以测量它们释放或获得的能量，以及它们散射样品的角度。这就得到了一些分子在波形振动中所需的能量，而散射角则探测了样品内部不同长度尺度上传播的振动。就像首席作者Dima Bolmatov所说的：“光束线的技术特性使我们能够精确的定位振动，并在不同尺度不同方向上追踪他们的传播–甚至在缺乏有序固体结构的材料中同样适用。”
在三种不同的温度下进行了测量，材料的有序性发生了变化，晶相开始转变为非高度有序的“近晶”状态，最后转变为一种“各向同性”液体。人们已经证明得到：振动波通过最有序的相位进行传播，以及无序的出现使得低能量“剪切声波”的振动消失，这与垂直于传播方向的分子的压缩有关。
这项研究使得声、光结合机械振动应用于新的声子或光学成为可能，因此，控制材料基于外部光线和声音的应用可以实现。该小组将继续研究软物质的动态特性，特别在于其中含有的许多有趣分子结构，以及未经勘探的的纳米级行为，如嵌段共聚物、纳米颗粒组装体、脂膜和其他液晶。
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