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研究发现新奇材料 既导热又隔热

科技前沿 2021-10-12 17:42191未知admin

研究发现新奇材料 既导热又隔热

(ShutterStock)

生活中常有需要加热升温的情况,比如冬天房子需要取暖、电吹风需要加热;也有需要隔热降温的情况,比如汽车引擎和冰箱。导热和隔热功能相结合的材料在生活中有很多重要的用途。

任何活动都会产生热量,但是很多时候热量的累积是副作用,也是工程设计上希望能够避免的问题。比如手机电池的使用后升温,笔记本电脑放在腿上使用一段时间后不断升温,都是散热不利的典型例子。

芝加哥大学的研究人员新发明一种材料,从微观结构上赋予它特殊的导热和隔热性能:热量可以在这种材料平面上顺利传递,但是在垂直材料面的方向上,这种材料具有良好的隔热性能。

他们把非常薄的晶体材料层层叠加起来,但是让每一层晶体的朝向相对隔壁的材料都错开一定角度。这样造出的材料在每个平面上,晶体都呈现有序的朝向,但是在纵向上,却是无序的。

这份研究报告的第一作者施恩金(Shi En Kim)说:“就像一个还没整理好的魔方,不同的层面朝一个随机的方向错开。这意味着,在每一个这样的晶体薄层之内,里面的原子还是有序的晶格布局;一旦你移动到隔壁的薄层,你就不知道那里的原子会朝向哪个方向,也就说,从这个方向上看,你无法预计下一层晶体原子的朝向。”

所以他们造出的材料在一个方向上,有着极好的导热性能;而从另一个方向上,有着极好的隔热性能。这样的材料在电子和其它科技领域都有广泛的用途。

“在一个方向上导热性好、在另一个方向上隔热性好的材料在自然界中是不存在的。”这项研究的负责人芝加哥大学化学和分子工程学教授帕克(Jiwoong Park)说,“我们希望这项成果为研发各种创新材料开辟一个全新的方向。”

这份研究只用二硫化钼这一种材料进行测试,但是研究组认为,很多其它材料都可以配合这项技术使用。

这份研究9月29日发表于《自然》(Nature)期刊。

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