В последние годы интерес общественности к энергосбережению и вторичной переработке значительно возрос. Это изменение вдохновило ученых на разработку материалов/устройств следующего поколения, способных контролировать и использовать тепло с высокой степенью точности, включая термоэлектрические устройства, способные преобразовывать отработанное тепло в электричество, и композиты для рассеивания тепла, которые могут охлаждать электронные компоненты, подверженные воздействию высоких температур. Было трудно измерить распространение тепла в наноразмерных материалах, поскольку его характеристики (т.е. амплитуды, скорости, траектории и механизмы распространения бегущих тепловых волн) варьируются в зависимости от характеристик материала (т.е. его состава и размера, а также типов и обилия дефектов в нем), к которому передается тепло. применен. Поэтому ожидалось развитие новых методов, позволяющих наблюдать на месте за тем, как тепло проходит через наноструктуры материалов.

Эта исследовательская группа разработала метод наблюдения за распространением тепла в наноразмерном масштабе с использованием стержня, в котором импульсный электронный пучок наноразмерного размера прикладывается к определенному участку образца материала, генерируя тепло, которое затем измеряется в виде изменения температуры с помощью наноразмерной термопары, разработанной NIMS. Облучение образца импульсным электронным пучком позволяет периодически измерять различные фазы тепловых волн и анализировать скорости и амплитуды тепловых волн. Кроме того, точное изменение положения мест облучения в наноразмерном масштабе позволяет визуализировать временные изменения фаз и амплитуд тепловых волн. Эти изображения могут быть использованы не только для проведения измерений теплопроводности на наноуровне, но и для создания анимированного видео, отслеживающего распространение тепла.

Сложные взаимосвязи между микроструктурами материалов и тем, как через них протекает тепло, могут быть выяснены путем наблюдения за распространением тепла на наноуровне с использованием метода in-situ, разработанного в рамках этого проекта. Этот метод может позволить исследовать сложные механизмы теплопроводности в композитах, рассеивающих тепло, оценить межфазную теплопроводность в микросварных соединениях и наблюдать тепловое поведение термоэлектрических материалов на месте. Это может способствовать разработке высокопроизводительных теплопередающих материалов нового поколения и термоэлектрических материалов/устройств.