นักวิทยาศาสตร์รู้สึกประหลาดใจกับสสารลึกลับที่ตกลงสู่พื้นโลก ซึ่งเปิดเผยความลับเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของความร้อนในจักรวาล

DNVN - วัสดุนี้ไม่ได้เป็นผลึกหรือแก้วอย่างสมบูรณ์ แต่มีอยู่ในรูปแบบไฮบริด ซึ่งนำความร้อนได้ในลักษณะที่ไม่เคยมีมาก่อน นั่นคือคงสถานะเดิมไว้แม้ว่าอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง

ความสำคัญของการนำความร้อนในเทคโนโลยีสมัยใหม่

ใน สาขาวิทยาศาสตร์ วัสดุ คริสตัลและแก้ว ซึ่งทำหน้าที่ประมวลผลความร้อนในทิศทางตรงกันข้าม เป็นพื้นฐานของเทคโนโลยีร่วมสมัยมากมาย ตั้งแต่การทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลง การเพิ่มประสิทธิภาพการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่เป็นพลังงาน ไปจนถึงการยืดอายุการใช้งานของแผ่นป้องกันความร้อนสำหรับอากาศยาน ทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับความเข้าใจว่าการจัดเรียงตัวของอะตอมส่งผลต่อการถ่ายเทความร้อนอย่างไร

ตามที่ Michele Simoncelli ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย กล่าวว่า ทีมวิจัยได้ใช้กลศาสตร์ควอนตัมในการแก้ปัญหาและประยุกต์ใช้ปัญญาประดิษฐ์เพื่อแก้สมการพื้นฐานอย่างแม่นยำ

การค้นพบ จากอุกกาบาตและดาวอังคาร

ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 11 กรกฎาคมในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) ซิมอนเชลลีและเพื่อนร่วมงาน นิโคลา มาร์ซารี (EPFL Lausanne) และฟรานเชสโก เมารี (Sapienza University of Rome) ได้ทำนายการมีอยู่ของวัสดุไฮบริดระหว่างผลึกและแก้ว คำทำนายนี้ได้รับการยืนยันในภายหลังโดยทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยซอร์บอนน์ในประเทศฝรั่งเศส

ความไม่เป็นระเบียบที่เพิ่มมากขึ้นในโครงสร้างอะตอมของวัสดุส่งผลต่อการนำความร้อนในระดับมหภาค ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีการจัดการความร้อน วัสดุที่ศึกษาประกอบด้วยผลึกไตรไดไมต์อุกกาบาต (ซ้าย) เฟสไตรไดไมต์ที่มีลำดับพันธะผลึกและรูปทรงพันธะแบบอสัณฐาน (กลาง) และแก้วซิลิกาแบบอสัณฐานอย่างสมบูรณ์ (ขวา) สีแดงแทนออกซิเจน (O) สีน้ำเงินแทนซิลิคอน (Si) และการจัดเรียงตัวแบบเตตระฮีดรัล SiO4 ทั่วไปจะถูกเน้นด้วยสีน้ำเงิน เครดิต: Simoncelli Lab

สิ่งที่พิเศษคือวัสดุพิเศษชนิดนี้ถูกค้นพบในอุกกาบาตและแม้แต่บนดาวอังคาร กลไกการถ่ายเทความร้อนอันแปลกประหลาดนี้มีแนวโน้มที่จะเปิดทิศทางใหม่ในการออกแบบวัสดุที่สามารถทนต่อความแตกต่างของอุณหภูมิที่รุนแรง และให้เบาะแสสำคัญเกี่ยวกับประวัติความร้อนของดาวเคราะห์

ซิลิกาอุกกาบาตและค่าคงที่ทางความร้อนที่หายาก

จากการคาดการณ์ในปี 2019 ทีมวิจัยได้ระบุว่าซิลิคอนไดออกไซด์รูปแบบพิเศษที่เรียกว่า "ไตรไดไมต์" ซึ่งถูกอธิบายครั้งแรกในช่วงทศวรรษ 1960 เป็นวัสดุไฮบริด ตัวอย่างนี้ขุดได้จากอุกกาบาตที่ตกลงมาที่เมืองสไตน์บาค ประเทศเยอรมนี ในปี 1724 และได้รับอนุญาตให้ศึกษาโดยพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งปารีส

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าไตรไดไมต์ของอุกกาบาตมีโครงสร้างอะตอมที่อยู่ระหว่างผลึกที่มีระเบียบแบบแผนและแก้วอสัณฐาน ที่น่าทึ่งคือ ค่าการนำความร้อนของมันยังคงที่อยู่ระหว่าง 80 K ถึง 380 K ซึ่งถือเป็นสิ่งที่หาได้ยากใน โลกของ วัสดุ

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ในอุตสาหกรรมเหล็ก

นอกเหนือจากคุณค่าทางวิทยาศาสตร์แล้ว การค้นพบนี้ยังเปิดโอกาสเชิงปฏิบัติอีกด้วย ทีมวิจัยคาดการณ์ว่าไตรไดไมต์อาจเกิดขึ้นได้ในช่วงหลายทศวรรษของการบ่มด้วยความร้อนในอิฐทนไฟในเตาหลอมเหล็ก เนื่องจากเหล็ก 1 กิโลกรัมที่ผลิตได้ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1.3 กิโลกรัม โดยเหล็กเกือบ 1 พันล้านตันต่อปีคิดเป็นประมาณ 7% ของการปล่อยก๊าซคาร์บอนในสหรัฐอเมริกา วัสดุใหม่นี้อาจมีส่วนช่วยในการควบคุมความร้อนได้ดีขึ้น ซึ่งจะช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกในอุตสาหกรรมเหล็ก

AI กลศาสตร์ควอนตัม และอนาคตของการควบคุมความร้อน

ซิมอนเชลลีกล่าวว่าทีมของเขาใช้การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อเอาชนะข้อจำกัดทางการคำนวณของวิธีการดั้งเดิม โดยจำลองการถ่ายเทความร้อนด้วยความแม่นยำระดับควอนตัม กลไกเหล่านี้ไม่เพียงแต่ช่วยไขความลึกลับของการถ่ายเทความร้อนในวัสดุไฮบริดเท่านั้น แต่ยังปูทางไปสู่เทคโนโลยีใหม่ๆ เช่น อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกแบบสวมใส่ได้ การคำนวณแบบนิวโรมอร์ฟิก และสปินทรอนิกส์อีกด้วย

“นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น วัสดุนี้ไม่เพียงแต่ท้าทายทฤษฎีปัจจุบันเท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสสู่อนาคตของการควบคุมอุณหภูมิสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย” ซิมอนเชลลีกล่าวเน้นย้ำ

ลาเค (อ้างอิงจาก SciTechDaily)

ที่มา: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/gioi-khoa-hoc-sung-sot-truoc-loai-vat-chat-ky-bi-roi-xuong-trai-dat-he-lo-bi-mat-ve-cach-nhet-di-chuyen-trong-vu-tru/20250816083300815