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眾所周知，將晶體管緊密地封裝在一起會(huì )引起設備過(guò)熱的問(wèn)題。 但現在，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種人造材料，它是有史以來(lái)最好的一種材料，可以在一個(gè)方向上傳導熱量，同時(shí)在其他方向上保持熱量與周?chē)h(huán)境隔絕。這項研究有朝一日可能會(huì )幫助微芯片在不因過(guò)熱而中斷的情況下變得更強大。 隨著(zhù)電子產(chǎn)品的不斷小型化，在給定的空間中會(huì )產(chǎn)生更多的熱量，這使得熱控制成為電子設計中的一個(gè)關(guān)鍵挑戰�！叭绻愕碾娔X或筆記本電腦過(guò)熱，這可能是一個(gè)安全問(wèn)題，”該研究的主要作者，芝加哥大學(xué)的分子工程師Shi En Kim說(shuō)。 熱管理的最新進(jìn)展包括所謂的各向異性熱導體。在這些材料中，熱量在一個(gè)方向上比其他方向流動(dòng)得更快。 許多天然晶體結構是強各向異性的熱導體——例如，對于石墨，熱量沿其快軸傳導的速度比慢軸快約 340 倍。然而，這些天然材料通常難以用于大規模制造技術(shù)，并且可能缺乏設備所需的各種電學(xué)或光學(xué)特性。相比之下，大多數人工結構材料都是不良的各向異性熱導體，在室溫下通常具有小于 20 的快慢熱流比。 現在，科學(xué)家們創(chuàng )造了一種人造材料，其在室溫下的快慢熱流比高達約 880，這是有史以來(lái)最高的熱流比之一。他們在 9 月 30 日的《自然》雜志上詳細介紹了他們的發(fā)現。 該技術(shù)的秘訣在于使用由原子級薄層堆疊膜組成的材料——二硫化鉬。在這種情況下，這些層通過(guò)稱(chēng)為范德華相互作用的弱電力保持在一起，這種力通常會(huì )使膠帶發(fā)粘。其他分層范德華材料包括石墨和所謂的過(guò)渡金屬二硫屬化物。 二硫化鉬在兩個(gè)維度上有效地堆疊漏斗熱量，但不是第三個(gè)維度。絕緣效應背后的關(guān)鍵是相鄰薄膜的晶格如何相對于彼此旋轉。（想象一堆棋盤(pán)，每塊棋盤(pán)都旋轉，這樣它的方格就不會(huì )與相鄰的方格對齊。） 在這些堆棧中，熱的主要載體是聲子（phonons），即由晶體晶格結構中的振動(dòng)組成的準粒子。當相鄰的硫化鉬薄膜堆疊起來(lái)使其晶格對齊時(shí)，聲子很容易向各個(gè)方向流動(dòng)，盡管在層內效率更高。然而，當這些晶格相對于彼此旋轉時(shí)，聲子只能在層內有效地流動(dòng)。 當科學(xué)家使用這些疊層涂覆僅 15 納米高和 100 納米寬的金電極時(shí)，他們發(fā)現電極可以承載更多電流而不會(huì )過(guò)熱并阻止熱量到達設備表面�！拔覀兿嘈盼覀兊牟牧峡捎糜陔娮赢a(chǎn)品的熱管理，”Kim 說(shuō)。 Kim 指出，他們之所以選擇用二硫化鉬進(jìn)行試驗，是因為他們之前開(kāi)發(fā)了生長(cháng)這種材料的大薄膜的方法。原則上，由其他原子級薄材料（例如石墨烯）制成的堆�？梢员憩F得同樣或更好。她指出，未來(lái)的研究還可以調查由兩種或多種不同材料堆疊而成的所謂異質(zhì)結構的性能。 Kim 警告說(shuō)，對于他們的實(shí)驗，“我們的薄膜是手工堆疊的，這不是一種非�？蓴U展的制造非常厚薄膜的方法。最終這些材料可能會(huì )有實(shí)際應用，但需要解決一些問(wèn)題以使其生產(chǎn)可擴展�！� AO-Electronics傲壹電子 官網(wǎng)：http://www.aoelectronics.com 中文網(wǎng)：http://www.aoelectronics.cn 
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