Задача № 10.
Задача от: Химик: 29.10.2023
Прошу предложить технические решения, как внутри вещества создать поле температурных градиентов, например, в внутреннем объёме твёрдо-эластичного полимерного материала.
В конструктивном решении необходимо предусмотреть следующее:
- Размер каждой точки теплообмена желателен не более 3 миллиметров.
- Температурный градиент каждой точки теплообмена – плюс, минус 1-10 градусов.
- Расстояние между двумя соседними точками теплообмена желательно соответствовала размеру самой точки теплообмена.
Первое, что приходит на ум, так это “сетка” из миниатюрных электрических нагревателей в узлах “сетки”. Реализовать просто. Про управление сказать ничего не могу. Но такое простое решение не подходит. “Сетка” с нагревателями будет формировать поле положительных температурных градиентов. А как быть с отрицательными? К том уже теплообмен с “соседями” и естественное охлаждение точек будет занимать достаточно большой промежуток времени. О динамическом управлении градиентами даже положительных температур можно забыть.
Химик, из Вашего вопроса рискну предположить — неужели Вы смогли получить термоиндуцированный полимер с двунаправленным эффектом памяти формы?
И у Вас затруднения возникли с практической реализацией динамического управления формой полимера?
Если так, то респект Вам и уважуха!
По сути вопроса — идею Вы сами подсказали. Это сетка (матрица). Только реализацию идеи предлагаю немного изменить. Места пересечений сетки (матрицы) нужно спаять через кубики из полупроводников. Кубики полупроводниковые возьмите из элемента Пельтье, например 3*3*3 мм. Благо, китайская промышленность предлагает элементы Пельтье на любой размер, в том числе и на этот.
Если количество “точек” теплообмена относительно невелико , то аппаратная реализация электрического управления сетки (матрицы) на любительской элементной базе — достаточно проста, а программная составляющая ещё проще.
Пример из классики : https://vihrihaosa.ru/wp-content/uploads/2023/11/Новый-точечный-рисунок.jpg
PS:
Сам старик Пельтье, ещё в первой половине 18-го века продемонстрировал своё открытое с помощью своего креста. Спаял в виде креста две проволочки из сурьмы и висмута. При пропускании электрического тока, в зависимости от полярности – спай или нагревался или охлаждался. В дополнение про матрицы — миниатюрные матрицы из термопар сейчас широко используются в тепловизорах и состоят из очень большого количества микрометровых полупроводниковых термопар на общей подложке.
Владимир, способ интересный, спасибо за идею.
К сожалению реализация аппаратной части управления в такой матрице проста только для небольшого количества точек теплообмена.
Реализация аппаратной части управления, например в плоской матрице 1000*1000 или объёмной матрице 1000*1000*1000 становится чрезмерно сложной, хотя и реализуемой.