管理热量通常是用传导或隔绝热量的材料来控制的

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管理热量是电子和工程领域的一个主要挑战,通常是用传导或隔绝热量的材料来控制的。现在,一种新材料模糊了这一界限,它在一个方向上阻挡热量,但在另一个方向上传导热量。电子设备发热是影响系统设计的一个恼人的副产品,以免它们在运行时被烧毁。

新材料使用堆叠的薄膜略微旋转,以防止热量在层间传递,同时仍沿薄膜流动。

 

但是,随着电子产品的不断缩小,冷却或通风系统的空间越来越小,如何让敏感元件远离那些运行中的热源成为一个更大的挑战。

在新的研究中,芝加哥大学的研究人员发现了一种制造特别适合这项工作的材料的方法。这些新材料既不是绝缘体,也不是导体,而是可以同时兼而有之,防止热量向一个方向移动,但允许它在另一个方向自由移动。

该研究的第一作者Shi En Kim说:"电子学的最大挑战之一是在这种规模下处理热量,因为电子学的一些组件在高温下非常不稳定。但是,如果我们能使用一种既能导热又能在不同方向隔热的材料,我们就能从热源–如电池–吸走热量,同时避免设备中更脆弱的部分。"

材料的关键是一层二硫化钼的薄膜。通常情况下它是很好的热导体,但该团队发现,通过堆叠该材料的薄片,然后稍微旋转每一个,热量就几乎完全无法在垂直方向的层间传递。然而,它仍然可以通过板材本身进行水平移动。

在实践中,这种技术可用于制造热屏蔽,它不仅可以阻挡热量,还可以将其传送出去。这不仅可以防止像电池这样的部件加热附近敏感的电子产品,而且还可以使它们不被自己困住的热量所损害。

这项技术还可以在其他方面改进电子产品,例如制造更有效的热电发电机–通过热侧和冷侧的温度差产生电流的装置。

重要的是,研究人员说,可能不仅仅是二硫化钼能够实现这种效果–他们怀疑其他相同排列的材料也能实现这种效果。

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