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环境测量仪器 |
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科学家发明出简单精确的纳米温度计 |
| http://www.newmaker.com
2006-8-3
佳工机电网
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一个由澳大利亚和日本科学家组成的研究小组把液态镓放入炭纳米管中，发展出一种新的一步式纳米温度测量方法。这些直径小到20纳米的纳米管可以测量华氏175－660度的温度。他们的成果发表在今年第17期的《Nanotechnology》上。
由于现在技术的持续小型化，对现在的微电子装置、未来的纳米电子装置和光电子装置的温度监控越来越重要。每种装置都有工作的最佳温度界限，在这个界限内装置可以有效地工作。但是一旦超过这个温度界限，不但效率和正常运转受到削弱，还有可能损坏装置。事实上，3／4的故障都来源于热量超载。
碳纳米管，于上个世纪90年代初被发现，是由碳分子组成的微小的空心圆柱结构。2002年，日本科学家偶然发现这种碳纳米管中间填充上镓后能够测量温度，这很像通常的水银温度计。在那项研究中，镓随着温度而伸展和收缩，校准初始温度和高度后，通过镓的体积变化估测温度变化。
现在的研究小组采用了些许不同的手段来简化这个方法。当含有镓炭纳米管一端开口并在空气中加热时，科学家们发现镓会伸展直到在纳米管顶端温度稳定，镓开始氧化变成固体的氧化镓。当冷却后，大部分的镓会收缩回，剩下最高端一段固体标记。重新加热时，镓会再次伸展到标记出，显示出感兴趣区域的温度。
氧化处理方法与之前的方法相比有几大改进。首先，无需记录原始镓高度的刻度使过程简化了。其次，这种方法可以很简单地使用很多纳米温度计测量，避免了之前方法的反复使用一个温度计可能造成的损伤。最后，这项技术比之前的显示出了更高的精确度（优于5％）。
研究小组负责人Zongwen Liu说：“许多仪器和装置都对工作温度很敏感而且经常工作在十分接近临界热极限的温度下。其中，基于聚合物的燃料电池和现代计算机的微处理器都需要纳米尺度下的精确温度测量。”
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