Name: Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-05-02T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 11 s
Description: Keşfedin elastokalorik malzemeleri ve soğutma süreçlerini şekil bellek alaşımları kullanarak. Bu yöntem, termomekanik modellerin doğrulanması ve verimli soğutma cihazları için optimize süreçlerin geliştirilmesini sağlar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar DFG öncelikli programının desteği kabul etmek istiyorum 1599 &quot;ferroic malzemelerde kalori etkiler: soğutma için yeni kavramlar&quot; (Projeler: EG101 / 23-1, SCHU2217 / 2-1, SE704 / 2-1, EG101 / 29 -2, SCH2217 / 3-2, SE704 / 2-2).

1. Numune Hazırlama <ol><li> kaliperler ile SMA kurdele ölçün ve numunenin kesiti belirler. </li><li> yüksek yayım (ε = 0.96) boya ince bir tabaka şerit kaplanmasıyla İR ölçümleri için örnek hazırlayın. Dikkat: Boya tahriş edici olarak sınıflandırılır. Eldiven, koruyucu gözlük ve ağız koruma boya işlenmesi sırasında giyilmelidir. </li></ol> 2. Malzeme Sabitleme (Eğitim) Not: İlk mekanik bisiklet mekanik ve termal malzeme istikrar yol açar. stabilizasyon etkisinin araştırılması ve eğitim prosedürünün kendisi, aktüatör kullanımı ve test teçhizat üst düzey yanı sıra IR kamera monte sensörleri gerektirir. <ol><li> motor kontrol programını başlatın ve yüklü ayarlarını kontrol edin. pozisyon modu ve komut moduna ayarlarını değiştirin. Motor aktif modda olduğundan emin olun. </li><li> Set üzerinde 0 um ve tıkla motor kontrol programında hedef pozisyon butonuna &quot;operasyonu etkinleştirmek&quot; - bu pozisyonda kelepçeler arasındaki mesafe 90 mm&#39;dir. </li><li> deney düzeneği kelepçeler arasında örnek yerleştirin ve örnek hizalamak için özel tasarlanmış bir hizalama aracını kullanın. </li><li> Yük hücresi ve örnek bükme yükü önlemek için bir montaj cihazı kullanılarak kelepçeleri sıkıştırın. (: 20 Nm tork sıkma) tekrarlanabilir sıkma kuvveti sağlamak için vida sıkma bir tork anahtarı kullanın. </li><li> mevcut motor konumunu kontrol edin ve motor başlangıç ​​konumuna (0 mikron) de olduğundan emin olun. </li><li> IR kamera yazılımını başlatın ve bir yakın çekim lens ile birlikte 50 mm lens için kalibrasyon yükleyin. 1.280 x 100 piksel boyutu ve -20 ° C ile 50 ° C arasında bir sıcaklık aralığı seçin. motorlu odaklama ünitesini kullanarak kamerayı yerleştirin ve tüm numune kameranın görüş alanında onaylayın. Not: IR kamera, combina içindeSeçilen lens sistemi tion, odak uzunluğu (f), 50 mm, f / 2 ve 200 mm&#39;lik bir çalışma mesafesinde 60 um&#39;lik bir minimum piksel boyutunun bir açıklığın. </li><li> eğitim ve malzeme karakterizasyonu için kontrol programı açın ve kontrol parametrelerini (deplasman, hız, tutma süresi, maksimum ve minimum kuvvet, döngü sayısı ve kamera çerçeve oranı) ayarlayın. <ol><li> Başlangıç ​​konumunu (0 mikron) ayarlayın ve malzeme tamamen kalkmasına dönüşüme uğrar ve böylece hedef konumunu (4,500 mikron) seçin. </li><li> İstenilen gerilme hızını karşılamak için doğrusal doğrudan tahrik hızı (hız yükleme / boşaltma) ayarlayın. Süreç ile ilgili eğitim soğutma için 5 x 10 -4 saniye -1 (45 mm / sn aktüatör hızı) bir gerilme hızı seçin. <ol><li> Lineer doğrudan tahrik hızını belirler (v) (seçilen suş oranı esas alınarak <img alt="epsilon" src="/files/ftp_upload/53626/epsilon.jpg" /> ) Ve 90 mm ​​(v başlangıç ​​numune uzunluğu (l 0) = &lt;img alt = &quot;epsilon&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 53626 / epsilon.jpg&quot; /&gt;) l 0 ∙ </li></ol></li><li> 0 sn tutma süresini ayarlayın. </li><li> Yeni bir numune ile ilk döngüsü için 1 döngü sayısını ayarlayın. </li><li> basınç yükü ve çekme aşırı (minimum yük 1 MPa, maksimum yük 800 Mpa) önlemek için numune özgü minimum ve maksimum kuvvet seviyesini ayarlayın. </li><li> 50 milisaniye / çerçeve bir IR kamera satın alma oranı (saniyede 20 kare) seçin. </li><li> ayarları yüklemek için start düğmesine tıklayın. </li></ol></li><li> , IR kamera yazılımını açın bir dosya adı seçmek ve 5000 kare ayrılamadı. <ol><li> Dış tetikleme kaynağına iç Switch ve veri toplama modunu başlatmak. </li></ol></li><li> Kontrol programı açın ve başlangıç ​​deney düğmesine basın. </li><li> veri görselleştirme <ol><li> Deneme bittiğinde, veri işleme yazılımı veri yüklemek ve kuvvet / yer değiştirme, st açısından görselleştirmekArş / suş, kuvvet / zaman ve konum / zaman diyagramları. </li><li> IR kamera yazılımı içine IR veri yüklemek ve zamana bağımlı sıcaklık profillerini değerlendirmek. SMA kurdele yüzeyini kaplayan bir ölçüm alanı tanımlamak ve zamana karşı numunenin ortalama maksimum ve minimum sıcaklık arsa. </li></ol></li><li> malzeme istikrarlı mekanik davranışı gösterir ve artık suşlar telafi etmek için başlangıç ​​pozisyonunu adapte yineleyerek 2.9 2.6 adımları tekrarlayın. <ol><li> İlk 10 döngüden sonra, 10 deney başına döngü sayısını artırmak ve istikrarlı malzeme davranışı ulaşılana kadar deneyler devam edin. </li></ol></li></ol> 3. Malzeme Karakterizasyonu Not: Malzeme karakterizasyonu aktüatör kullanımı ve test teçhizat üst düzey yanı sıra IR kamera monte sensörleri gerektirir. karakterizasyon işlemi sırasında numune yüklenir ve gerçekleştirirken farklı oranlarda kaldırıldıyükleme ve boşaltma sonra bir tutma süresi. <ol><li> SMA şerit kıskaçlanmamış edilmiş ve test teçhizat kontrol sistemi eğitimden sonra kapalı olması durumunda, tekrar 2.6&#39;ya 2.1 adımları ve tekrar örnek kelepçe. Bu durumda değildi, aşağıdaki şekilde devam edin. </li><li> eğitim ve malzeme karakterizasyonu için kontrol programı açın ve kontrol parametrelerini (deplasman, hız, tutma süresi, döngü sayısı ve kamera çerçeve oranı) ayarlayın. <ol><li> Numune sıfır yük altında böylece başlangıç ​​konumunu ayarlamak ve eğitim (4.500 mm) hedef konumuna hedef konum eşdeğer ayarlayın. </li><li> İstenilen gerilme hızını karşılamak için doğrusal doğrudan tahrik hızı (hız yükleme / boşaltma) ayarlayın. 1 x 10 -1 saniye -1 0.75 mm x 1.4 mm veya daha büyük bir kesite sahip numuneler için bir adyabatik faz dönüşümüne yol açar (9,000 mm / sn aktüatör hızı) bir gerilme hızını seçin. </li><li> 180 se tutarak saati ayarlayınNumune başlangıç ​​sıcaklık seviyesine ulaşması için yeterli c. Not: tutma süresi bir termal dengeleme zamanı sabiti (τ) ve daha küçük 4 x τ sonraki karakterizasyonu deney başlamadan önce artan gereken bir tutma süresi hesaplayarak deney sonrasında doğrulanacak vardır. </li><li> 1 döngü sayısını ayarlayın. </li><li> basınç yükü ve çekme aşırı (minimum yük 1 MPa, maksimum yük 800 Mpa) önlemek için numune özgü minimum ve maksimum kuvvet seviyesini ayarlayın. </li><li> 5 ms / çerçevenin bir IR kamera satın alma oranı (saniyede 200 kare) seçin. </li><li> ayarları yüklemek için start düğmesine tıklayın. </li></ol></li><li> , IR kamera yazılımını açın bir dosya adı seçmek ve 80.000 kare ayrılamadı. <ol><li> Dış tetikleme kaynağına iç Switch ve veri toplama modunu başlatmak. </li></ol></li><li> Kontrol programı açın ve başlangıç ​​deney düğmesine basın. </li><li> içine IR veri yüklemekIR kamera yazılımı. Plot maksimum ve minimum örnek sıcaklıkları vs zaman demek. Veri ihracat ve veri işleme yazılımı 10,11 ile sürekli termal dengeleme zamanı hesaplamak. </li><li> Gerekirse hesaplanan termal dengeleme süresi sabiti dayalı, tutma süresini uyarlayın. </li><li> Tekrar 3.5 için 3.2 ve 5. adımları x 10 -5 sn-1 -1 10 x 1 saniye-1 ila gerilme hızı, hem de% 5 maksimum gerginlik 2 ile% suşu değişir (maksimum streyn eşdeğerdir eğitim sırasında maksimum gerilme). </li><li> Yerel sıcaklık doruklarına İncelenmesi: Not: Malzeme elastocaloric etkisinin bir hız bağımlı lokalizasyon etkisini gösterir. Bu etkilerin dikkatli bir çalışma SMA sıcaklık profilinin yüksek özel çözünürlüğü gerektirir. Bu amaç için, kızılötesi kameranın lens bir mikroskop lens ile ikame edilmesi gerekir. Mikroskop objektifi 3.0 arasında bir açıklık, 1X bir büyütme ve 15 bir piksel boyutuna sahiptir195 mm&#39;lik çalışma mesafesinde um. <ol><li> Işığı kapatın IR kameranın görüş alanından tüm ısı kaynaklarını uzaklaştırın ve lensi değiştirmek. </li><li> Kamera kalibrasyon ayarlarını değiştirin ve 50 ° C 20 ° C sıcaklık aralığı ve 500 x 250 piksel görüntü boyutu içinde bir mikroskop objektif kalibrasyon yükleyin. örnek odaklanmak için motorlu odaklama ünitesini kullanın. </li><li> Bölüm 2&#39;de anlatılan adımları izleyin 1 x 10 -1 saniye -1 (9,000 mm / sn) bir gerilme hızında bir çekme testi gerçekleştirin: Malzeme stabilizasyon. </li></ol></li><li> veri Görselleştirme <ol><li> veri işleme yazılımı içine mekanik verileri yüklemek ve kuvvet / yer değiştirme, stres / zorlanma, zorla / saat ve konum / zaman diyagramları açısından bunu görselleştirmek. </li><li> IR kamera yazılımı içine IR veri yüklemek ve zamana bağımlı sıcaklık profillerini değerlendirmek. SMA kurdele yüzeyini kaplayan bir ölçüm alanı tanımlamak ve ortalama max arsaImum ve zaman ve numune minimum sıcaklığı. </li></ol></li></ol> 4. Elastocaloric Soğutma Süreci Not: elastocaloric soğutma işlemleri araştırılması kurulumu üst ve alt düzey ve İR kamerada aktüatör ve sensörlerin kullanılmasını gerektirir. Bu deneyler, işlem performansı optimize etmek için kontrol parametrelerinin bir varyasyonunu içerir. <ol><li> SMA şerit kıskaçlanmamış edilmiş ve test donanımı malzeme karakterizasyonu sonra kapalı olması durumunda, tekrar 2.5 2.1 adımları ve tekrar örnek kelepçe. Bu durumda değildi, aşağıdaki şekilde devam edin. </li><li> IR kamera yazılımını başlatın ve yakın çekim lens ile 50 mm lens için kalibrasyon yükleyin. 1.280 x 1.024 piksel boyutu ve -20 ° C ile 50 ° C arasında bir sıcaklık aralığı seçin. motorlu odaklama ünitesini kullanarak kamerayı yerleştirin ve tüm numune kameranın görüş alanında olduğundan emin olun. Not: Seçilen lens sistemi ile kombinasyon halinde IR kamera odak uzunluğu (f), 50 mm, f / 2 ve 200 mm&#39;lik bir çalışma mesafesinde 60 um&#39;lik bir minimum piksel boyutunun bir açıklığın. </li><li> elastocaloric soğutma işlemleri için kontrol programı açın ve kontrol parametreleri doğrusal doğrudan tahrik biri (üst düzey), döngüleri ve kameranın lineer doğrudan sürücüye bir ve iki, temas süresi, maksimum ve minimum kuvvet, temas faz sayısının hız (deplasman set kare hızı). <ol><li> Numune sıfır yük altında ki, SMA yükleme ve boşaltma için lineer doğrudan sürücünün başlangıç ​​konumunu ayarlamak ve eğitim (4.500 mm) hedef konumuna hedef konum eşdeğer ayarlayın. </li><li> 1 x 10 -1 saniye -1 (9,000 mm / sn) bir gerilme oranını karşılamak için yükleme ve SMA boşaltma için lineer doğrudan sürücünün hızını (hız yükleme / boşaltma) ayarlayın. 100 kurulumu alt düzeyde lineer doğrudan sürücünün hızını ayarlamamm / sn. </li><li> 6 sn temas süresini ayarlayın. Not: temas süresi ısı transferi süresini belirler ve 10 milisaniye yukarıda herhangi bir değere ayarlanabilir. </li><li> yükleme / boşaltma modundan sonra kişiyi seçin. Not: kontak faz etkileri yükleme ve boşaltma adyabatik (yükleme / boşaltma sonrasında temas) veya (yükleme / boşaltma sırasında temas) ısı emici / kaynağına bir ısı transferi ile kombine olup olmadığı. </li><li> 40 döngü sayısını ayarlayın. </li><li> basınç yükü ve çekme aşırı (minimum yük 1 MPa, maksimum yük 800 Mpa) önlemek için numune özgü minimum ve maksimum kuvvet seviyesini ayarlayın. </li><li> 20 milisaniye / çerçeve bir IR kamera satın alma oranı (saniyede 50 kare) seçin. ayarları yüklemek için start düğmesine tıklayın. </li></ol></li><li> , IR kamera yazılımını açın bir dosya adı seçmek ve 50000 kare ayrılamadı. Dış tetikleme kaynağına iç Switch ve veri toplama modunu başlatmak. </li><li> Kontrol progr açınben ve başlangıç ​​deney düğmesine basın. </li><li> veri görselleştirme <ol><li> Deney veri işleme yazılımı içine Yükü verileri bitmiş ve aşağıdaki verileri görselleştirmek sonra: kuvvet / yer değiştirme, stres / zorlanma, sıcaklık / zaman (ısı emici / kaynağının sıcaklığı), kuvvet / saat, temas kuvveti / zaman ve konum doğrusal aktüatörler / zaman. </li><li> IR kamera yazılımı içine IR veri yüklemek ve zamana bağımlı sıcaklık profillerini değerlendirmek. SMA numunenin yüzeyi hem de ısı alıcı yüzeyini ve ısı kaynağı kapsayan üç ölçüm alanı tanımlar. süresi tanımlı ölçüm alanlarının çözülmesi, ortalama maksimum ve minimum sıcaklık verileri dışa ve veri işleme yazılımı içine yerleştirin. </li><li> Bir sıcaklık / zaman diyagramında IR veri görselleştirmek. </li></ol></li><li> suşu, temas süresi ve iletişim faz: Parametrelerin değişimi altında deney tekrarlayın. </li></ol> 5. Model Doğrulama <pclass = &quot;jove_content&quot;&gt; Not: termo-mekanik birleştiğinde malzeme modellerinin doğrulama malzemesi stabilizasyonu veya malzeme karakterizasyonu bağlı kalarak deneyler gerektirir. Deneysel araştırmalar gerçekleştirmek için 0,6 mm kesitli Ni-Ti teli kullanın. <ol><li> Bölüm 2&#39;de anlatılan adımları uygulayarak devam, 5 x 10 -5 sn gerilme oranı -1 ve% 5&#39;lik bir gerginlik bir izotermal çekme testi yapın. </li><li> Deneme bittiğinde, veri işleme yazılımı veri yüklemek ve stres / zorlanma ölçümü görselleştirmek. ostenitin elastik modülü ve martensit fazı dönüşümü suşu hem de histerezis genişliği hesaplanır. Modeli 7 için mekanik girdi verisi olarak yukarıda belirtilen veri işlevi. </li><li> 5 x 10 -3 1 x 10 -4 sn -1, 5 x 10 -4 sn -1, 1 x 10 -3 sn -1, şekil değiştirme hızlarında daha çekme testleri yaparlar </ssn -1, 1 x 10 -2 sn -1, 5 x 10 -2 saniye -1, 1 x 10 -1 saniye&gt; yukarı -1 modeli için doğrulama verilerini oluşturmak için. </li><li> Tamamlanan deneyler test sisteminin dışına numune almak ve diferansiyel tarama kalorimetrik ölçümü (DSC) 18 gerçekleştirirseniz kalori malzeme özellikleri stabilize malzeme (faz dönüşümü ve malzemenin özgül ısı kapasitesi gizli ısı) belirlemek için. Not: DSC ölçümleri termo-mekanik birleştiğinde modeli için kalori giriş verileri sağlar. </li><li> Adım 5.3 açıklanan çekme testlerinin simülasyon başlatın. <ol><li> piyasada mevcut sonlu elemanlar yazılımı içine şekil hafızalı alaşımlar için özel modeli uygulamak: <ol><li> Geometri düğümünü seçin ve 1D tel geometri çizmek Aralığı seçin. </li><li> Seç Parametreler düğüm ste mekanik testlerden elde tanımlanan modelin parametrelerini tanımlamak içins 5.2. </li><li> Tanımlar düğümünü sağ tıklatın ve Değişkenler düğüm oluşturmak için değişkenleri seçin. Değişkenler düğümünü seçin ve istatistiksel termodinamik 19 türetilen geçiş olasılıklarının belirlenmesi için bir algoritma tanımlar. </li><li> Seçin Fizik ekleyin ve ekleyin Katsayısı Formu PDE veya Genel Form PDE sabit ivme dengesi, iç enerji ve faz dönüşümü 20 kinetik denklemlerinin denge oluşan süper elastik şekil bellekli alaşımlardan davranışını tanımlayan tek boyutlu kısmi diferansiyel denklemler kümesi tanımlamak için . </li></ol></li><li> Ortam sıcaklığına kadar telin başlangıç ​​sıcaklığını ayarlamak için başlangıç ​​değerleri alt düğümünü seçin. <ol><li> St zorlanma-oranları için, bölüm 2&#39;de anlatılan deney prosedürü izleyerek bir yük uygulamak için mekanik sınır koşullarını reçete Dirichlet Sınır Koşulu seçinEP 5.3, telin bir ucunun yer değiştirmesini kısıtlamak ve diğer ucunda yer değiştirmesini etkilenir. </li><li> Çünkü ince tel ile karşılaştırıldığında devasa kelepçeler sabit sıcaklıkta termal sınır koşullarını belirlemek için Dirichlet Sınır Koşulu seçin. Not: sonlu elemanlar yazılımı standart ayarlar bir yakınsak çözümüne yol açmaz. </li><li> Çözücü Yapılandırma Select alt düğümler standart ayarları (örneğin, mutlak ve bağıl toleransları ve doğrusal olmayan sönümleme katsayısı, iteratif Newton-Raphson çözücü) değiştirmek ve çözücü çalıştırmak için &quot;Compute&quot; tıklayın. </li></ol></li></ol></li><li> Veri analizi <ol><li> veri analiz yazılımı içine deneysel ve simülasyon sonuçlarını yükleyin ve mekanik ve termal veri görselleştirmek. </li><li> Deneysel ve simülasyon sonuçlarını, ilgili mekanik (stres / gerginlik tepkisi) ve termal (özel çözülmesi sıcaklık evrimi karşılaştırNumune) Malzeme davranış. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Fähler, S., Rößler, U. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Caloric+effects+in+ferroic+materials%3A+New+concepts+for+cooling%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Eng.+Mater%22%5BJournal%5D)">Caloric effects in ferroic materials: New concepts for cooling.</a> Adv. Eng. Mater. 14 (1-2), 10-19 (2012).</li>
<li>Moya, X., Defay, E., Heine, V., Mathur, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Too+cool+to+work%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Phys%22%5BJournal%5D)">Too cool to work.</a> Nat. Phys. 11 (3), 202-205 (2015).</li>
<li>Starkov, I. A., Starkov, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+thermodynamic+foundations+of+solid-state+cooler+based+on+multiferroic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Refrig%22%5BJournal%5D)">On the thermodynamic foundations of solid-state cooler based on multiferroic materials.</a> Int. J. Refrig. 37, 249-256 (2014).</li>
<li>Caloric Effects in Ferroic Materials: New Concepts for Cooling. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.ferroiccooling.de/">http://www.ferroiccooling.de/</a> (2012).</li>
<li>Moya, X., Kar-Narayan, S., Mathur, N. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Caloric+materials+near+ferroic+phase+transitions%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Mater%22%5BJournal%5D)">Caloric materials near ferroic phase transitions.</a> Nat. Mater. 13 (5), 439-450 (2014).</li>
<li>Shaw, J. A., Kyriakides, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+nucleation+and+propagation+of+phase+transformation+fronts+in+a+NiTi+alloy%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">On the nucleation and propagation of phase transformation fronts in a NiTi alloy.</a> Acta Mater. 45 (2), 683-700 (1997).</li>
<li>Chang, B. -C., Ja Shaw,, Iadicola, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamics+of+Shape+Memory+Alloy+Wire%3A+Modeling+Experiments%2C+and+Application%5BTitle%5D)+AND+%22Contin.+Mech.+Thermodyn%22%5BJournal%5D)">Thermodynamics of Shape Memory Alloy Wire: Modeling Experiments, and Application.</a> Contin. Mech. Thermodyn. 18 (1-2), 83-118 (2006).</li>
<li>Cui, J., Wu, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+high+efficiency+elastocaloric+cooling+with+large+Delta+T+using+NiTi+wires%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Demonstration of high efficiency elastocaloric cooling with large Delta T using NiTi wires.</a> Appl. Phys. Lett. 101 (7), 073904(2012).</li>
<li>Ossmer, H., Lambrecht, F., Gültig, M., Chluba, C., Quandt, E., Kohl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+temperature+profiles+in+TiNi+films+for+elastocaloric+cooling%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Mater%22%5BJournal%5D)">Evolution of temperature profiles in TiNi films for elastocaloric cooling.</a> Acta Mater. 81, 9-20 (2014).</li>
<li>Ossmer, H., Chluba, C., Krevet, B., Quandt, E., Rohde, M., Kohl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastocaloric+cooling+using+shape+memory+alloy+films%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Conf.+Ser%22%5BJournal%5D)">Elastocaloric cooling using shape memory alloy films.</a> J. Phys. Conf. Ser. 476 (1), 012138(2013).</li>
<li>Schmidt, M., Schütze, A., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scientific+test+setup+for+investigation+of+shape+memory+alloy+based+elastocaloric+cooling+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Refrig%22%5BJournal%5D)">Scientific test setup for investigation of shape memory alloy based elastocaloric cooling processes.</a> Int. J. Refrig. 54, 88-97 (2015).</li>
<li>Tobushi, H., Shimeno, Y., Hachisuka, T., Tanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+strain+rate+on+superelastic+properties+of+TiNi+shape+memory+alloy%5BTitle%5D)+AND+%22Mech.+Mater%22%5BJournal%5D)">Influence of strain rate on superelastic properties of TiNi shape memory alloy.</a> Mech. Mater. 30 (2), 141-150 (1998).</li>
<li>Miyazaki, S., Mizukoshi, K., Ueki, T., Sakuma, T., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fatigue+life+of+Ti-50+at.%25+Ni+and+Ti-40Ni-10Cu+%28at.%25%29+shape+memory+alloy%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+A%22%5BJournal%5D)">Fatigue life of Ti-50 at.% Ni and Ti-40Ni-10Cu (at.%) shape memory alloy.</a> Mater. Sci. Eng. A. 273-275, 658-663 (1999).</li>
<li>Olbricht, J., Yawny, A., Condò, A. M., Lovey, F. C., Eggeler, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+influence+of+temperature+on+the+evolution+of+functional+properties+during+pseudoelastic+cycling+of+ultra+fine+grained+NiTi%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+A%22%5BJournal%5D)">The influence of temperature on the evolution of functional properties during pseudoelastic cycling of ultra fine grained NiTi.</a> Mater. Sci. Eng. A. 481-482, 142-145 (2008).</li>
<li>Tušek, J., Engelbrecht, K., Mikkelsen, L. P., Pryds, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastocaloric+effect+of+Ni-Ti+wire+for+application+in+a+cooling+device%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phys%22%5BJournal%5D)">Elastocaloric effect of Ni-Ti wire for application in a cooling device.</a> J. Appl. Phys. 117 (12), 124901(2015).</li>
<li>Zarnetta, R., Takahashi, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+Quaternary+Shape+Memory+Alloys+with+Near-Zero+Thermal+Hysteresis+and+Unprecedented+Functional+Stability%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Funct.+Mater%22%5BJournal%5D)">Identification of Quaternary Shape Memory Alloys with Near-Zero Thermal Hysteresis and Unprecedented Functional Stability.</a> Adv. Funct. Mater. 20 (12), 1917-1923 (2010).</li>
<li>Schmidt, M., Ullrich, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+Stabilization+of+NiTiCuV+Shape+Memory+Alloys%3A+Observations+During+Elastocaloric+Training%5BTitle%5D)+AND+%22Shape+Mem.+Superelasticity%22%5BJournal%5D)">Thermal Stabilization of NiTiCuV Shape Memory Alloys: Observations During Elastocaloric Training.</a> Shape Mem. Superelasticity. , (2015).</li>
<li>Höhne, G., Hemminger, W., Flammersheim, H. -J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aH%C3%B6hne%2C+G+%22Differential+Scanning+Calorimetry%22">Differential Scanning Calorimetry</a>. , Berlin Heidelberg Springer-Verlag. (2003).</li>
<li>Heintze, O., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+coupled+thermomechanical+model+for+shape+memory+alloys-From+single+crystal+to+polycrystal%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+A%22%5BJournal%5D)">A coupled thermomechanical model for shape memory alloys-From single crystal to polycrystal.</a> Mater. Sci. Eng. A. 481-482, 389-394 (2008).</li>
<li>Furst, S. J., Crews, J. H., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Numerical+and+experimental+analysis+of+inhomogeneities+in+SMA+wires+induced+by+thermal+boundary+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Contin.+Mech.+Thermodyn%22%5BJournal%5D)">Numerical and experimental analysis of inhomogeneities in SMA wires induced by thermal boundary conditions.</a> Contin. Mech. Thermodyn. 24 (4-6), 485-504 (2012).</li>
<li>Shaw, J., Kyriakides, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermomechanical+aspects+of+NiTi%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mech.+Phys.+Solids%22%5BJournal%5D)">Thermomechanical aspects of NiTi.</a> J. Mech. Phys. Solids. 43 (8), 1243-1281 (1995).</li>
<li>Cooling Efficiencies of a NiTi-Based Cooling Process. Schmidt, M., Schütze, A., Seelecke, S. ASME 2013 Conf. Smart Mater. Adapt. Struct. Intell. Syst. Dev. Charact. Multifunct. Mater. Model. Simul. Control Adapt. Syst. Integr. Syst. Des. Implement, , (2013).</li>
<li>Achenbach, M., Müller, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+MODEL+FOR+SHAPE+MEMORY%5BTitle%5D)+AND+%22.+Le+J.+Phys.+Colloq%22%5BJournal%5D)">A MODEL FOR SHAPE MEMORY.</a> . Le J. Phys. Colloq. 43 (C4), 163-167 (1982).</li>
<li>Müller, I., Seelecke, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermodynamic+aspects+of+shape+memory+alloys%5BTitle%5D)+AND+%22Math.+Comput.+Model%22%5BJournal%5D)">Thermodynamic aspects of shape memory alloys.</a> Math. Comput. Model. 34 (12-13), 1307-1355 (2001).</li>
<li>Experimental Investigation and Numerical Simulation of the Mechanical and Thermal Behavior of a Superelastic Shape Memory Alloy Beam During Bending. Ullrich, J., Schmidt, M., et al. ASME 2014 Conf. Smart Mater. Adapt. Struct. Intell. Syst. Mech. Behav. Act. Mater. Integr. Syst. Des. Implementation; Bioinspired Smart Mater. Syst. Energy Harvest, , (2014).</li>
<li>Bechtold, C., Chluba, C., Lima de Miranda, R., Quandt, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+cyclic+stability+of+the+elastocaloric+effect+in+sputtered+TiNiCu+shape+memory+films%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">High cyclic stability of the elastocaloric effect in sputtered TiNiCu shape memory films.</a> Appl. Phys. Lett. 101 (9), 091903(2012).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

sunulan bilimsel deney düzeneği protokolü bölümünde açıklanan deneyler yaparak elastocaloric malzeme ve soğutma işlemlerinin kapsamlı bir soruşturma sağlar. sıkma önce numunenin hassas hizalama tüm deneyler için çok önemlidir. Kötü hizalama potansiyel erken malzeme yetmezliğine yol açabilir. Ayrıca, maksimum gerekli gerilme tam bir faz dönüşümü alaşım bileşimine bağlıdır ulaşmak için ise zorlanma, malzeme ömrü üzerinde önemli etkiye sahip uyguladı. Araştırılmıştır NiTiCuV alaşımın dönüşüm soyu. Anlamlı Şekil 9</...

ferroic malzemelere dayanan katı hal soğutma işlemleri geleneksel buhar sıkıştırmalı bazlı sürecine çevre dostu alternatifler potansiyel var. Ferroic malzemeleri manyetokalorik Elektrokalorik ve elastocaloric etkileri, 1, 2, hem de multicaloric malzeme davranışı 3 olarak tanımlanan bu etkilerin kombinasyonu sergileyebilir. &quot;: Soğutma Yeni Kavramlar Ferroic Malzeme Kalorili Etkileri&quot; 4 ferroic malzemelerde farklı kalori etkileri halen Alman Bilim Vakfı (DFG) Öncelikli programının SPP 1599 bir parçası olarak araştırılmaktadır. Bu program kapsamında incelenmiştir Bellek Alaşımları (SMA) nedeniyle büyük gizli ısıları 5 özellikle Ni-Ti tabanlı alaşımları, büyük elastocaloric etkiler göstermedi şekillendirin. Yüksek gerilme oranlarında gerinme-uyarılı faz dönüşümü, Şekil 1 &#39;de gösterildiği gibi, SMA önemli ısı değişikliklerine yol açar.martensite Östenitten adyabatik, ekzotermik faz dönüşümü SMA sıcaklığı artırır. martensite gelen endotermik dönüşüm önemli bir sıcaklık azalmasına yol açar ostenite. Bu elastocaloric malzeme özellikleri katı hal uygun bir mekanik yükleme ve boşaltma döngüsü uygulayarak işlemleri soğutma için kullanılır. Şekil 2 Brayton çevrimi sonrasında, tipik elastocaloric soğutma devrini gösterir. yüksüz ısı kaynağı ve soğuk arasındaki ısı transferi, düşük sıcaklık seviyelerinde gerçekleşecek SMA. Bir sonraki aşamada, SMA bir temassız durumdadır ve hızlı, adyabatik yükleme SMA önemli bir sıcaklık artışına neden olur. SMA sürekli zorlanma sıcak SMA ve ısı emici yer almaktadir arasındaki sonraki ısı transferi. Isı transferi tamamlandığında, hızlı, adyabatik boşaltma aşağıdaki soğutma c bunun, ısı kaynağının sıcaklığının altında SMA önemli bir sıcaklık düşüşüne yol açarycle ve başlayabilirsiniz ısı kaynağı ile ısı transferi. elastocaloric soğutma işleminin verimliliği için gerekli mekanik çalışma ve emilen ısı bağlıdır. İlk olarak, çekme testleri sırasında sıcaklık alanını takip deneyler farklı oranlarda SMA şeritler ve teller gerilme testleri sırasında lokal sıcaklık doruklarına oluşumunu belirlemek amacı ile, Shaw ve diğ., 6, 7 ile yapıldı. uygulanan deneysel yöntem termografik ölçümler vasıtasıyla sıcaklık alanlarının eşzamanlı edinimi ile mekanik parametrelerin (stres, strain ve strain rate) ölçümü birleştirdi. Bir çekme test makinesi ile SMA numunenin yüklenmesi ve boşaltılması sırasında, bir kızılötesi (IR) kamera SMA numunenin IR görüntüleri elde etmek için kullanıldı. Bu teknik sıcaklık zirveleri genleşme oranına bağlı oluşumun soruşturma sağlar. sıcaklık dağılımının ölçülmesiÖrnek elastocaloric etkilerinin araştırılması ve malzemenin soğutulması özelliklerinin tayini için son derece önemlidir. Yerel bir sıcaklık ölçümü - bir temas sıcaklık ölçümü uygulayarak - malzemenin soğutma özelliklerini karakterize etmek için yeterli değildir. Sıcaklık alanının ölçümü Cui ve arkadaşları tarafından kullanılmıştır. 8, Ni-Ti teller elastocaloric etkilerinin incelenmesi için. Ayrıca, Ossmer ve ark., 9, 10 termografik sıcaklık ölçümleri aynı zamanda yüksek zorlanma da adyabatik faz dönüşümlerinin araştırılması için IR kamera yüksek kare hızları gereken ince filmlerin tabanlı Ni-Ti elastocaloric etkilerinin araştırılması için uygun olduğunu gösterdi oranları. Bu teknik elastocaloric miktarlarda soruşturma ve solid-state tabanlı ısı transferi ve üzerinde önemli bir etkiye sahip sıcaklık profilinin homojenliği için izin verirelastocaloric işlemlerin verimi. malzemenin soğutma verimliliği stres / streyn ölçümleri hem de (göz ısı değişimi ve malzemenin ısı kapasitesi alınarak belirlenebilir) ısıya dayalı gereken işi hesaplanmasıyla belirlenebilir. Ancak, deneysel yöntem süreç koşulları altında elastocaloric malzemenin soruşturma izin vermez. Bu SMA ve soğutma etkisi verimliliği üzerinde önemli bir etkiye sahip bir ısı kaynağı arasında bir ısı transferi dahildir. Soğutma işlemi koşulları malzeme karakterizasyonu ve elastocaloric soğutma işlemleri araştırılması mevcut herhangi bir ticari sistem incelenmiştir edilemez katı hal bazlı ısı transferi sağlayan bir deney takımı gerektirir. Bu amaçla, yeni bir test platformu geliştirilmiştir. Şekil 3&#39;te gösterildiği gibi, test düzeneği iki düzeyde ayarlanır. UppeR düzeyi temel elastocaloric malzemesi karakterizasyonu ve ilk eğitim prosedürlere izin, daha önce tarif edilen yönteme benzer şekilde (bakınız Şekil 4). Kur bir lineer doğrudan yükleme kapasitesine sahip sürücü ve 1 sn gerilme oranlarında SMA boşaltma ile donatılmıştır -1 (Şekil 5). Tipik örnek uzunluğu 90 mm ​​iken doğrusal doğrudan tahrik, en fazla 1.8 mm 2 kesitli örneklerin soruşturma sağlar. tipik gerilme testleri için kullanılan vidalı sürücüler aksine - lineer doğrudan tahrik avantajı yüksek hız ve yüksek ivme olduğunu. Bundan başka, bir yük hücresi, hem de lineer tahrik entegre konum ölçüm sistemi, mekanik ölçüm verileri sağlar. Yüksek çözünürlüklü IR kamera (1280 x 1024 piksel) (gerekli sıcaklık aralığında) 400 Hz ile SMA sıcaklık profilini ölçmek için kullanılır. Bir res ile bir mikroskop lens kullanımı15 mm / piksel züm yerel sıcaklık etkileri soruşturma sağlar. Test teçhizat alt düzey SMA ve ısı kaynağı / soğutucu arasındaki iletken ısı transferini alternatif sağlayan bir mekanizma içermektedir (Şekil 6 ve 7). Alt düzeyinde doğrusal doğrudan tahrik pnömatik silindir asansörleri ise, soğutucu SMA ısı kaynağı arasında SMA geçer ve ısı kaynağı / lavabo (Şekil 8) düşürür. Her ayar elemanı, farklı soğutma işlemi varyasyonları araştırılması için ayn ayrı denetlenebilir. Kapsamlı ölçüm sistemi mekanik parametrelerin ölçümleri sağlar: aktüatör pozisyonu, aktüatör hızı, SMA yükleme kuvveti, SMA ve ısı kaynağı / ısı transferi sırasında lavabo arasındaki temas kuvveti yanı sıra termal parametrelerle (yani, ısı kaynağı / lavabo, sıcaklık dağılımı içindeki sıcaklıklar SMA yüzeyi ve ısı kaynağı / sink). Bilimsel test platformun daha ayrıntılı bir açıklaması Schmidt ve ark. 11 &#39;de verilmiştir. <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/53626/53626fig5.jpg" /> Test teçhizat üst düzey Şekil 5. Şema yükleme ve entegre pozisyon ölçüm sistemi ile SMA örnek boşaltılması için lineer doğrudan tahrikli.; gerilme kuvvetlerinin ölçümü için bir yük hücresi, yanı sıra sıcaklık profili satın almalar için yüksek çözünürlüklü kızılötesi kamera (1280 x 1024 piksel). <img alt="Şekil 7," src="/files/ftp_upload/53626/53626fig7.jpg" /> Test teçhizat alt düzeyde 7. Düzeni Şekil lineer doğrudan tahrik soğutucu ve ısı kaynağı arasında geçiş yapmak için.; Bir pnömatik silindir SMA örnek ve ısı kaynağı / lavabo ile ilişki kurmak; sıcaklık sensörleri ısı emici / sou entegre edilmiştirrce blokların çekirdek sıcaklığını ölçmek için. SMA ve ısı kaynağı arasındaki temas kuvvetini ölçmek için bir sıkıştırma yük hücresi / lavabo ısı transfer mekanizması entegre ve bu düzeni görünür değil. test donanımı farklı alaşım bileşimleri ve örneklem büyüklüğü yanı sıra geometriler (şeritler, teller) soruşturma sağlar. Ayrıca, kurulum elastocaloric malzeme ve soğutma işlemlerinin kapsamlı araştırmalar sağlar. daha önce açıklanan deneyler yapılabilir ve yürütme adım adım bu yazının protokol bölümünde tarif edilecektir. Malzeme stabilizasyon: Kararlı malzeme davranışı soğutma sistemlerinde elastocaloric malzemelerin kullanımı için çok önemlidir. Bu amaçla, mekanik sabitleme işlemi uygulanır. Bu işlem sırasında malzeme mekanik yükleme ve boşaltma döngüleri geçer ve bir faz gerçekleştirirÖstenitten dönüşüm martensite. Malzeme istikrar, güçlü bir oran bağımlılığını gösterir. Yüksek Yükleme oranları faz dönüşüm latent ısı neden olduğu malzemeden bir sıcaklık değişimine neden olur. Çeşitli sıcaklıklarda 12-15 mekanik eğitim döngüleri gibi Bu sıcaklık değişimi, malzeme istikrar benzer bir etkiye sahiptir. Iyi bilinen mekanik 13 ve kalori 16 sabitleme sistemine ek olarak, bir termal malzeme stabilizasyon termografi 17 uygulanarak tasarlanan kurulum ile görülebilir. Malzeme karakterizasyonu: ilk mekanik bir eğitim işleminden sonra, malzeme elastocaloric malzeme özellikleri, özelliği sağlayan stabil, mekanik, termal ve kalori davranışı gösterir. Bu nedenle, farklı oranlarda mekanik bisiklet eğitim prosedüre aksine, buna gerçekleştirilir elastocaloric karakterizasyonu yükleme ve boşaltma sonra bir tutma aşamasını kapsamaktadır. ortam sıcaklığı seviyesi tekrar ulaşılana kadar tutma aşaması süresince SMA suşu sabit tutulur. Bu deney türü ortam sıcaklığı seviyeleri, hem de malzeme verimliliği başlayarak boşaltma sonra elde edilebilecek en düşük sıcaklığı belirlemek için gereklidir. lokal sıcaklık doruklarına oranına bağımlı oluşumu giderek homojen bir sıcaklık dağılımı ile daha yüksek oranlarda, gözlenebilir. Adyabatik koşullar sağlanıncaya kadar Dahası, gerilme hızını artırarak sıcaklık değişimi eşit artar. malzeme verimliliği boşaltma esnasında malzemenin ortalama sıcaklık değişikliğine göre adiyabatik deney bir kuvvet-yer değiştirme diyagramının, hem de absorbe ısıya dayalı gerekli mekanik işi, ve numunenin ısı kapasitesinin hesaplanması ile belirlenebilir . Elastocaloric soğutma işlemi: işlem koşulları altında SMAS soğutma etkisini araştırılması SMA soğutma ortamı ve bir ısı kaynağı olarak hem de bir soğutucu arasında ısı transferini gerektirir. Bu amaçla, SMA (adyabatik boşaltma sonra), bir katı-hal ısı kaynağı ve (adyabatik yüklenmesini takiben) bir soğutucu ile temas halindedir. sürecin verimliliği kuvvetle proses kontrol ve termal sınır koşullarına bağlıdır. Soğutma işleminin kapsamlı bir inceleme en etkili süreç kontrolü belirlemek amacıyla kontrol parametrelerinin bir varyasyonunu gerektirir. süreç performansı üzerindeki bireysel parametrelerin etkisi (temas süresi, SMA suşu, SMA gerginlik oranı, kontak fazı (yükleme / boşaltma faz veya aşağıdaki) ve temas kuvveti sırasında temas) araştırılması gerekmektedir. Ayrıca, soğutma döngüleri sayısını arttırarak değişen termik sınır durumun etkisi vardırdikkate alınmalıdır. Model doğrulama: döngüsü soğuma sırasında mekanik ve termal malzeme davranışını üretebilen bir termomekanik birleştiğinde malzeme modelinin geliştirilmesi, yeni soğutma teknolojisinin gelişimi için çok önemlidir. Model azaltılmış deneysel ve materyal geliştirme çabası ile malzeme ve proses optimizasyonu sağlar. Doğrulama (ostenitin elastik modülü ve martensit fazının mekanik histerezise genişliğini hem de dönüşüm suşu) gerekli mekanik malzeme giriş verileri oluşturmak için bir stabilize edilmiş malzeme bir başlangıç ​​izotermal çekme testi gerektirir. Modelin doğrulama farklı oranlarda çekme deneyleri temelinde yer almaktadır. model için gerekli olan ısı girdi verileri, mekanik deneyler aşağıdaki diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) ile tespit edilebilir. DSC ölçümleri af yapılması gerekenstabilize numunenin kalori malzeme özelliklerini ölçmek amacıyla mekanik testi ter.

<table><tbody><tr><td>Doğrusal doğrudan tahrikler</td><td>ESR-Pollmeier</td><td>ML 1418-U5-W1</td><td>SMA yükleme/boşaltma; ısı transferi</td></tr><tr><td>Pnömatik silindir&nbsp;</td><td>Festo</td><td>ADNGF-40 574031</td><td>Isı kaynağı/lavabo ve SMA arasındaki temas</td></tr><tr><td>Endüktif konum ölçüm sistemi&nbsp;</td><td>AMO</td><td>LMKA-1101.1NN-1.0-0</td><td></td></tr><tr><td>Gerilim ve sıkıştırma yük hücresi</td><td>Futek</td><td>LCF451; FSH02241</td><td>SMA kuvveti</td></tr><tr><td>Sıkıştırma yük hücresi</td><td>Futek</td><td>LTH300; FSH00297</td><td>Temas kuvveti</td></tr><tr><td>IR kamera</td><td>Infra Tec</td><td>Image IR 9360; M91129</td><td>1,280 x 1,024 piksel; Maksimum kare hızı 3.200 Hz</td></tr><tr><td>Gerçek Zamanlı Kontrol Cihazı&nbsp;</td><td>National Instruments</td><td>NI CompactRIO-9074</td><td>Veri toplama ve kontrol sistemi</td></tr><tr><td>Kamera verniği</td><td>Tetenal</td><td>105202</td><td></td></tr></tbody></table>

Şekil bellek İncelenmesi tabanlı elastocaloric soğutma süreçler ve model doğrulama için deneysel yöntemler

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

elastocaloric soğutma işlemleri geleneksel buhar sıkıştırmalı bazlı soğutma işlemine çevre dostu bir alternatif olma potansiyeline sahip Memory alaşımlar (SMA) şekillendirin. Nikel-Titanyum (NiTi) göre alaşım sistemleri, özellikle de, büyük bir elastocaloric etkilerini göstermektedir. Ayrıca, etkin bir solid-state bazlı soğutma sürecinin geliştirilmesi için gerekli malzeme özelliği büyük gizli ısıları sergiler. Bir bilimsel deney donanımı bu süreçleri ve smas içinde elastocaloric etkilerini araştırmak amacıyla tasarlanmıştır. gerçekleştirilen test donanımı, bir SMA mekanik yükleme ve boşaltma döngüleri bağımsız denetim yanı sıra SMA soğutma elemanları ve bir ısı kaynağı / lavabo arasındaki iletken ısı transferini sağlar. test düzeneği mekanik ve termal parametrelerinin senkronize tartabilen kapsamlı bir izleme sistemi ile donatılmıştır. proses bağımlı mekanik iş belirlemeye ek olarak, sistem, aynı zamanda ÖLÇME sağlarYüksek performanslı bir kızıl ötesi kamera aracılığıyla elastocaloric soğutma etkisi termal ısı yönlerini t. ortamdan verimli ısı transferi için önemli hem de soğutulacak - bu yerelleştirme ve fiyat etkileri çizimler izin verir, çünkü bu kombinasyon, özellikle ilgi çekicidir. sunulan çalışma, farklı malzeme ve örnek geometrilerde elastocaloric malzeme özelliklerini belirlemek için deneysel bir yöntem açıklanır. Bundan başka, test düzeneği farklı soğutma işlemi değişiklikleri araştırmak için kullanılır. tanıtılan analiz yöntemleri süreç verimliliği üzerinde bir malzemenin, sürecin farklı göz ve ilgili sınır şartı etkiler sağlar. (Bir termomekanik birleştiğinde sonlu eleman modelinin) simülasyon sonuçları ile deneysel verilerin karşılaştırılması elastocaloric etkisi altında yatan fiziği daha iyi anlaşılması için izin verir. Buna ek olarak, deneysel sonuçlar, hem de bulgular baSimülasyon sonuçlarına sed, malzeme özelliklerini geliştirmek için kullanılır.

Malzeme stabilizasyon (Eğitim): Şekil 9, 50 eğitim döngüsü bir stres / streyn diyagramını göstermektedir. Incelenen örnek A = 1.45 mm 2 kesitli Ni-Ti şerit olduğunu. 1 x 10 -3 sn uygulanan gerilme oranı -1 DT = 12.2 K sıcaklık artışı ortalama sıcaklık artışına neden olur istikrar etkisi üzerinde önemli bir etkiye sahip 12- 14; Mekanik sabi...

Şekil Hafızalı Alaşımların (SMA) katı hal soğutma işlemlerinin incelenmesi ve elastokalorik malzeme özelliklerinin karakterizasyonu için deneysel yöntemler sunulmaktadır. Elastokalorik soğutma proseslerinin kontrolü ve kapsamlı bir şekilde izlenmesi için özel olarak üretilmiş bir test donanımı tasarlanmıştır. Ayrıca, termomekanik olarak birleştirilmiş modelleme yaklaşımları için bir doğrulama platformu sağlar.

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Bu deneyin genel amacı, elastokalorik malzemeleri ve elastokalorik soğutma süreçlerini incelemektir. Bu amaçla, temel malzeme karakterizasyonlarını ve gelişmiş elastokalorik süreç kontrollerini gerçekleştirmek için bilimsel bir test düzeneği geliştirilmiştir. Yöntemimiz, malzeme özelliklerinin ve süreç kontrolünün, soğutma gücü ve soğutma sürecinin verimliliği üzerindeki etkisini açıklamaktadır.Bulgular, verimli soğutma cihazlarının tasarımının temelini oluşturan optimize edilmiş elastokalorik soğutma süreçlerinin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Hızlı adyabatik yükleme sırasında, şekil bellekli alaşımın gizli ısıları yükleme esnasında sıcaklık artışına ve ardından gelen boşaltma esnasında sıcaklık düşüşüne yol açar. Elastokalorik soğutma sürecine yönelik inceleme, Bochum'daki Ruhr Üniversitesi malzeme bilimi grubu ile Almanya'nın Saarbrucken kentindeki Saarland Üniversitesi mekatronik mühendisliği bölümünden iki grup arasındaki bir iş birliğidir.Bu süreç, hem malzemelerin hem de işlemlerin optimizasyonunun yanı sıra bir simülasyon aracının geliştirilmesini kapsamaktadır. Geliştirilen bilimsel test düzeneği; şekil hafızalı alaşım ile bir ısı kaynağı ve şekil hafızalı alaşım ile bir ısı alıcı arasındaki katı hal ısı transferi için elastokalorik etkinin incelenmesine olanak sağlar. Bu tekniğin temel avantajı, her bir kontrol parametresinin iş ve ısı gibi işlem değerleri üzerindeki etkisinin bağımsız olarak araştırılabilmesidir.Ayrıca bu sistem, her işlem adımında mekanik ve terminal nicelikleri ölçmek için kapsamlı bir sistemle donatılmıştır. Başlangıç olarak, şekil bellekli alaşım şeridini ölçmek için kumpas kullanın ve numunenin kesit alanını belirleyin. Ardından, numuneyi yüksek emisiviteye sahip bir plakanın ince bir tabakasıyla kaplayın.Sırada, motor kontrolcü programında hedef konumu sıfır mikrometreye ayarlayın ve işlem etkinleştirme butonuna tıklayın. Bu konumda, kıskaçlar arasındaki mesafe 90 milimetredir. Numuneyi deney düzeneğinin kıskaçları arasına yerleştirin ve numuneyi hizalamak için özel olarak tasarlanmış bir hizalama aracı kullanın.Ardından, kelepçeleri sıkmak için bir montaj yardımcısı ve vidaları 20 newton-metre kuvvete kadar sıkmak için bir tork anahtarı kullanın. Semper'in hizalanması oldukça kritiktir. Semper üzerindeki kasnak sadece birkaç döngüden sonra arızalanacaktır.IR kamera yazılımını başlatın ve 50 milimetrelik bir lens ile yakın çekim lens kombinasyonu için kalibrasyonu yükleyin. 1.280 x 100 piksel görüntü boyutunu ve -20 ile 50 °C arası bir sıcaklık aralığını seçin, ardından kamerayı konumlandırmak için motorlu odaklama ünitesini kullanın. Eğitim ve malzeme karakterizasyonu için kontrol programını açın.Ardından, malzemenin tam bir faz dönüşümü geçirmesi için başlangıç konumunu sıfır mikrometreye ve hedef konumu 4.500 mikrometreye ayarlayın. Doğrusal doğrudan tahrik hızını, saniyede beş çarpı 10 üzeri eksi dört bir gerinim hızına eşdeğer olan 45 mikron/saniyeye ayarlayın. Sonraki adımda, bekleme süresini sıfır saniye, döngü sayısını bir, IR kamera görüntüleme hızını kare başına 50 milisaniye olarak ayarlayın ve ardından ayarları yüklemek için başlat düğmesine tıklayın.Şimdi, IR kamera yazılımını açın, bir dosya adı seçin ve 5.000 kare ayırın. Tetikleme kaynağını dahili olanla dışarıdakine değiştirin ve veri toplama modunu başlatın. Ardından, kontrol programını açın ve deneyi yürütmek için deneyi başlat düğmesine basın.Malzemenin karakterizasyonuna başlamak için eğitim ve malzeme kontrol programını açın. Ardından, numunenin başlangıçta sıfır yük altında olması için başlangıç konumunu ayarlayın ve hedef konumu, eğitimdeki hedef konum olan 4.500 mikrometreye eşdeyin. Daha sonra, gerilme hızını istediğiniz şekilde ayarlayın ve 0,75 milimetre x 1,4 milimetre veya daha büyükten kesit alanına sahip numuneler için adyabatik faz dönüşümüne yol açan 9.000 mikrometre/saniye değerinde doğrusal direkt sürücü hızını seçin.Numunenin deneyden önce istenen başlangıç sıcaklığına ulaşması için yeterli sürenin sağlanması amacıyla bekletme süresini 180 saniyeye ayarlayın. Ardından, döngü sayısını bire, IR kamera görüntüleme hızını kare başına 5 milisaniyeye ayarlayın ve ayarları yüklemek için başlat düğmesine tıklayın. Sonrasında, IR kamera yazılımını açın, bir dosya adı seçin ve deney için 80.000 kare ayırın.Dahili bir tetikleme kaynağından harici bir tetikleme kaynağına geçiş yapın ve veri toplama modunu başlatın. Kontrol programında, deneyi başlatmak için deney başlat düğmesine basın. Yerel sıcaklık piklerini incelemek için önce ışığı kapatın.Ardından, IR kameranın görüş alanındaki tüm ısı kaynaklarını kaldırın ve lensi bir mikroskop lensiyle değiştirin. Sonra, kamera kalibrasyon ayarlarını değiştirin, bir mikroskop lensi yükleyin ve 20 ila 50 degrees celsius aralığında 500'e 250 piksellik bir görüntü boyutunu kalibre edin. Numuneyi odaklamak için motorlu odaklama ünitesini kullanın.Ardından, daha önce tanımlandığı gibi, 900 microns/s doğrusal doğrudan tahrik hızıyla standart bir çekme testi gerçekleştirin. Numune hala yerindeyken IR kamera yazılımını başlatın ve yakın çekim lensli 50 millimeter lens için kalibrasyonu yükleyin. Görüntü boyutu olarak 1.280 x 1.024 piksel ve sıcaklık aralığı olarak -20 ile 50 degrees celsius arasını seçin.Kontrol programını açın ve kontrol parametrelerini ayarlayın. Şekil bellekli alaşımlar için doğrusal doğrudan tahrikin başlangıç konumunu, numunenin sıfır yük altında kalacağı şekilde ayarlayın. Ayrıca, hedef konumu eğitim hedef konumuna eşdeğer olacak şekilde ayarlayın.Şekil hafızalı alaşımın yüklenmesi ve boşaltılması için doğrusal doğrudan sürücünün hızını 9.000 mikrometre/saniye olarak ayarlayın. Ardından, düzeneğin alt seviyesindeki doğrusal doğrudan sürücünün hızını 100 milimetre/saniye olarak ayarlayın. Son olarak, temas süresini altı saniye olarak belirleyin.Yükleme ve boşaltma modundan sonra kontağı seçin ve döngü sayısını 40 olarak ayarlayın. IR kamera için kare başına 20 milisaniyelik bir görüntüleme hızı seçin ve ardından ayarları yüklemek için başlat düğmesine tıklayın. IR kamera yazılımında bir dosya adı seçin ve deney için 50.000 kare ayırın.Dahili tetikleme kaynağından harici tetikleme kaynağına geçiş yapın ve veri toplama modunu başlatın. Son olarak, kontrol programını açın ve deney başlat düğmesine basın. Bu işlem, elastokalorik soğutma döngüsünü başlatacaktır.Bu video klibinde, bir nikel titanyum şerit eğitim sırasında gerilmektedir. Kontrollü germe işlemi, ortalama 12,2 Kelvin'lik bir sıcaklık artışına yol açar. Malzeme tipik bir histerezis eğrisini takip eder ve sonunda kırmızı ile gösterilen yanıta benzer bir duruma oturur.Burada bir nikel titanyum bakır vanadyum şeridi ile gösterildiği üzere, histerezis genişliği artan gerilme hızlarıyla birlikte artmaktadır. Bu durum, faz dönüşümü sırasındaki sıcaklık değişiminin bir sonucudur. Diyagram, belirli bir noktadan sonra, artan gerilme hızına yanıt olarak sıcaklık değişiminde daha fazla artış olmadığını göstermektedir.Bu kızılötesi video, soğutma döngüsü sayısının artırılmasıyla ısı alıcı ve ısı kaynağı arasındaki sıcaklık farklarının arttığını ve bunun sonucunda malzemenin minimum ve maksimum sıcaklık değişiminin azaldığını göstermektedir. İlk döngüden sonra, ısı alıcı ve ısı kaynağı şeridin tamamıyla temas etmediği için homojen olmayan bir sıcaklık profili oluşur. Burada, bir çekme testinin deneyi ile simülasyonu arasındaki karşılaştırmayı görebilirsiniz.Simülasyonun temel modeli, termomekanik olarak eşleşmiş Mueller Achenbach Selleck Modelinin bir modifikasyonudur. Bu, modelin malzemenin termal davranışının yanı sıra mekanik davranışını da yeniden üretebildiğini göstermektedir. Bu nedenle, prosedür uygulanırken tasarım gereksinimlerinin tüm soğutma aşamalarının izlenmesi ve ayrıca varyasyon parametrelerinin doğrudan kontrol edilmesi olduğunu hatırlamak önemlidir.Termal enkapsülasyon sürecin verimliliğini artıracaktır, ancak gözlemlenebilirlik büyük ölçüde azalacaktır. Daha sonra gerçek bir cihaz geliştirirken, bunu elbette dikkate alırsınız. Bu prosedürü takip ederek, temas fazının süreç verimliliği ve soğutma gücü üzerindeki etkisi gibi ek soruları yanıtlamak amacıyla, adyabatik süreç kontrolünün yanı sıra adyabatik olmayan adyabatik kombine süreçler gibi diğer süreç varyasyonları da gerçekleştirilebilir.Bu videoyu izledikten sonra, elastokalorik soğutma etkisini ve malzeme optimizasyonu ile proses kontrolünün, sürecin soğutma gücü ve verimliliği üzerindeki etkilerini iyi bir şekilde kavramış olmalısınız.

experimental-methods-for-investigation-shape-memory-based

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

EEG/fMRI verilerinin eşzamanlı toplanması ve senkronize MR saat sinyali kaydı için bir protokol sunuyoruz. Bu yöntemi, deneklerin tarama sırasında 'soğuk eldiven' talimatları aldığı ve EEG/fMRI verilerinin hipnotik indüksiyondan önce ve sonra el sıcaklığı ölçümleriyle birlikte kaydedildiği benzersiz bir paradigma kullanarak gösteriyoruz.

Diferansiyel Termal His için Odaklanmış Dikkat Önerisi Sırasında Eşzamanlı fMRI/EEG Veri Toplama Yöntemi

Doğal ortamlarda ekstremitelerin dikkatli koordinasyon gerektiren karmaşık hareket parietal korteks bölgelerinde içerir. Aşağıdaki iletişim kuralı parietal bölgede 5 bellek destekli engel kaçınma içinde yürüyen kedi rolünü göstermek için ters çevrilebilir soğutma kaynaklı devre dışı bırakmayı açıklar.

Kortikal katkıları engel bellek yürüyen kedi içinde çalışmaya geri dönüşümlü soğutma kaynaklı deaktivasyon

Soğutma işlemi Kinetik iyonik jelleri düşük moleküler ağırlıklı gelators üzerinde temel özelliklerini tanımlar. Bu el yazması olan jelleşme işlemi örnekleri sıcaklık ve iletkenlik in situ ölçümleri ile birlikte üzerinde tam denetim tarama termal conductometry (TSK), kullanımını açıklar.

Eğitim ve iletken fiziksel aşama davranışını denetlemek için bir genel yöntem jelleri gibi Conductometry (TSK) tarama termal

Bu makalede, sıçanlarda tüm vücut kısa süreli hipotermi indüksiyonunun iki yöntemi açıklanmaktadır. İlk, hızlı indüksiyon yöntemi, sıcaklıkta hızlı bir düşüş için fanlar ve etanol spreyi kullanarak aktif soğutmayı istihdam eder. İkinci yöntem kademeli bir soğutma yöntemidir. Bu, izofluran anestezisinin kombinasyonu ve homeotermik ısı paspasındaki sıcaklık ayarlarının azaltılması kullanılarak elde edilir. Bu, herhangi bir harici soğutma cihazı kullanmadan çekirdek vücut sıcaklığında kademeli bir...

Klinik Alaka düzey ve Mekanizmaları inceleyen Çalışmalar için Modeller Kullanan Sıçanlarda Kısa Süreli Hipotermi İndüksiyonu

Burada, çok fazlı gıda sistemlerinin erime davranışını belirlemek için bir bilgisayarlı görme sistemine (CVS) dayalı bir protokol sunuyoruz.

Dondurma Erime Davranışının Değerlendirilmesi için Bir Bilgisayarlı Görü Sistemi

2032 coin hücrelerinin düşük nemli bir ortamda maliyet etkin düşük sıcaklıkta pil döngüsünü mümkün kılan bir tasarım sunuluyor. Hücreler, termoelektrik modüllerle soğutulan bir odada 0 °C'de döngüye girer. Bu basit tasarım, benzer termal ve nem kontrollü ortamlar veya farklı batarya geometrileri gerektiren deneyler için uyarlanabilir.

Düşük Sıcaklık Operando Deneyleri İçin Madeni Para Hücresi Batarya Odası Tasarımı

Bu deneyin amacı, belirlemek ve su içerisinde kendi kendine monte diskotik amfifiler büyüklüğü, şekli ve stabilite kontrol etmektir. Su bazlı supramoleküler polimerler için bu kontrol seviyesi çok zordur. Biz itici ve çekici etkileşimleri hem kullanarak bir strateji uygulamak. Bu sistem karakterize etmek için uygulanan deney yöntemleri genel olarak uygulanabilir.

Su Supramoleküler Polimerlerin Boyut, Şekil ve Stabilite Kontrolü

Gradyan eko bellek atom toplulukları ışığın optik kuantum durumlarını saklamak için bir protokoldür. Kuantum bellek kuantum anahtar dağıtımı aralığını uzatabilirsiniz bir kuantum tekrarlayıcı önemli bir unsurdur. 3-seviyeli atom topluluğu uygulanan zaman biz şemasının çalışmasını özetlemektedir.

Sıcak Atom Vapor Gradient Echo Kuantum Hafıza

Biz HF yerinde değişiklik 2 O 2 / H2O çözeltisi (% 0.01% -0.5) ya da metanol solüsyonları H dolu mikroakışkan odaları örnekleri ışınlanması ile hidrofilik veya hidrofobik duruma Si (001) yüzeyi ile tedavi edilmiş bir süreci rapor göreceli düşük nabız akıcılığa darbeli UV lazer kullanarak.

Sıvı Ortamda Darbeli UV Lazer Radyasyonla Silikon Yüzey Islanabilirliği Seçici Alan Değişikliği

Mikron boyutlu boyutlara sahip yeni malzemelerin pullarının mekanik pul pul dökülmesi ve substrat üzerine biriktirilmesi, taşıma deneyleri için deneysel cihaz yapılarının üretilmesi ve 0,300 K'ye kadar düşük sıcaklıklarda ve 12 T'ye kadar manyetik alanlarda kuru helyum kapalı döngü kriyostatında manyetotransport ölçümünün metodolojisini açıklıyoruz.

Yeni Malzemelerin Düşük sıcaklık Magnetotransport Ölçüm İleri Deneysel Yöntemler

Keşfedin elastokalorik malzemeleri ve soğutma süreçlerini şekil bellek alaşımları kullanarak. Bu yöntem, termomekanik modellerin doğrulanması ve verimli soğutma cihazları için optimize süreçlerin geliştirilmesini sağlar.

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

Daha fazla video keşfet