熱開關百科物理專項小知識

指能夠控制兩個物體之間熱接觸或熱分離的裝置，一般有以下四種：

⑴氣體開關：兩個未接觸的物體，如果它們處在高真空的環境，彼此傳熱極差，是一種熱分離的狀態，在充入少量的氦氣後，通過氦氣的傳熱，兩物體之間實現了熱接觸，從而起到了熱開關的作用。

⑵機械開關：有鉗式和平板式兩種。用和A物體熱連接的鉗子夾住B物體時就熱連接，鉗子鬆開時就熱分離。平板式可用波紋管或威爾遜接頭的伸縮使與A物體熱連接的平板與B物體熱連接或分離。為了減少接觸時的熱阻，在接觸處應焊上銀、黃金或銅等高熱導的金屬板。

⑶超導開關：利用超導材料的超導態與正常態的熱導差而製成的`熱開關。正常態熱導n正比於T，超導態熱導s正比於T3，所以n/s正比於T-2，熱導比在0.1K以下可達103～105。其正常與超導態之間的轉換可用一小磁體來實現。在低温下材料處於超導態，加上磁場時它就轉變為正常態，所以可以用磁場來控制熱開關的通與斷，即A、B兩物體通過一超導材料連接在一起，無磁場時，材料熱導率小是熱開路。加上磁場，材料失起變為正常態，熱導率加大了幾個量級成為熱通路。

⑷磁熱開關：利用有些材料如Be、Ga等的熱流磁場效應，也即在外場的作用下，這些材料的熱導小，無外場時的熱導大。所以可以用磁場來控制熱通路或斷路。例如高純的Be單晶在T20K時，H=6kOe，其熱導比(0)/(H)102，這種熱開關在温度升高後其聲子運載的熱流凌駕於載流子運送的熱流之上，這時對H時就不敏感了。所以這種熱開關在T100K時就不能使用。