汽車引擎傳感器：秩序+紊亂=和諧
http://www.debgrams.com 2009-01-04 15:12 來源：新浪
芝加哥大學的胡靜師和托馬斯 羅森鮑姆認為：他們倆發明了一種這樣的耐高溫傳感器。根據他們發表在《自然材料》雜志上的文章說，他們一直在試驗通過加入多種非金屬材料以使這些傳感器最終的性能能像金屬傳感器那樣好。經過長時間的研究，他們堅信他們已發明了一種能適應陶瓷引擎高溫的傳感器。
使運動傳感器適應引擎極端高溫的方法，用金屬材料制作汽車引擎的缺點就是由于金屬的特性，它們的溫度會變得很高。而金屬在攝氏700度時強度就開始逐漸降低，因此引擎的設計必須考慮到降溫以阻止金屬因高溫而崩壞。
這樣做有兩個方面的缺點。第一，浪費能源；第二，制造商們被迫花費大量的財力和精力去開發更為先進的制冷系統。
解決這個問題的方法之一就是使用陶瓷而非金屬材料制作引擎。陶瓷引擎能夠承受攝氏3000度而不崩壞。這樣的引擎無需任何制冷系統。可惜的是，那些用來監控引擎性能的傳感器同樣也不能耐受高溫。而性能得不到監控的引擎就不能得到控制。這么看來，一款耐高溫傳感器似乎大有用武之地。
如今的引擎傳感器已遠遠不是早些年的那些鋼索速度計和里程計所能相提并論的了。現在，它們記錄下引擎飛輪的轉動，飛輪負責接收活塞的能量并經由離合器傳送給車輪；然后這些傳感器將感應數據傳送到位于儀表盤的轉速計，而在經過適當地將傳動箱的影響納入重新計算的范圍后，重新計算過的感應數據也被傳入速度計，這樣司機就可以很方便明了地看到這兩項數據。與此同時，引擎管理系統通過接收這些數據以調整引擎以最佳狀態運行。
感應過程通過磁感應調速輪邊緣的一個點來實現。由磁阻材料制成的傳感器正處于調速輪邊緣的殼室里。在磁阻材料中，電子流的發生的強度隨感應到的磁場強度變化而變化。當飛輪轉速增大或者降低時，同樣的磁標記點經過傳感器的頻率也隨之變化。相應產生的電流波動也反映了引擎的運轉情況。
磁化陶瓷引擎的飛輪不存在任何問題。許多材料都能在高溫狀態下保持其磁性。然而，傳感器在那樣的高溫下卻會喪失其阻磁性，這是因為組成它們的材料在高溫下會發生原子層面的排列紊亂。
在穩定的系統中，電子排列整齊一致。這就是為什么在相對低溫條件下適合創造阻磁環境。在高溫條件下，原子受激，從而會干擾電子流進而破壞磁響應。胡博士和羅森鮑姆博士發現的就是一種即使處于原子紊亂狀態也不影響電子流的材料。
他們之前的研究專注于硒化銀以及碲化銀化合物，這兩種化合物在自然界中都對磁性有惰性。他們發現多加入少量的銀能使得這些化合物更具有阻磁性。在某些情況下這些多余的銀在擾亂材料本身的同時，會提供給電子一條高傳導性的通道來流動。可惜這只能存在與低溫環境下。僅僅是在略高與室溫的溫度條件下，這個效果都會消失。
經過更進一步的研究，他們發現自己所尋找的是一種名字聽起來很不同尋常的物質———銻化銦。他們先將這種物質的晶體粉碎成小體積碎片，當把這些碎片再組合在一起時，他們發現，這些碎片的邊緣會形成能使電子流動的通道，從而使得這種材料具備硒化銀和碲化銀那樣的阻磁性，只不過這種阻磁性是在高溫條件而不是低溫條件下實現的。在阻磁物質的世界里，似乎取悅這些傳感器的方式就是小小地擾亂一下它們的秩序。
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