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本研究開發(fā)的開創(chuàng)性固態(tài)電化學(xué)熱晶體管。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)
科技日報記者?劉霞
日本科學(xué)家開發(fā)出首個固態(tài)電化學(xué)熱晶體管，其能用電來管理熱。新問世的固態(tài)熱晶體管的效率可與目前廣泛使用的液態(tài)熱晶體管相媲美，且更穩(wěn)定。相關(guān)研究刊發(fā)于21日出版的《先進(jìn)功能材料》雜志。
現(xiàn)代電子設(shè)備在使用過程中會產(chǎn)生大量廢熱。過去10年，使用電來管理熱量的概念得到驗(yàn)證，催生了電化學(xué)熱晶體管器件，這種器件可通過電信號控制熱流，但目前廣泛使用的液態(tài)熱晶體管存在一個嚴(yán)重的缺陷：任何泄漏都會導(dǎo)致設(shè)備停止工作。
在最新研究中，北海道大學(xué)電子科學(xué)研究所的科學(xué)家小組開發(fā)出首個固態(tài)電化學(xué)熱晶體管，比液態(tài)熱晶體管更穩(wěn)定，也同樣有效。
研究人員解釋稱，熱晶體管大致由活性材料和開關(guān)材料組成，活性材料的導(dǎo)熱性會發(fā)生變化；而開關(guān)材料可控制活性材料的導(dǎo)熱性。他們在氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯基底上制造出了最新的固態(tài)熱晶體管。該基底也用作開關(guān)材料，氧化鍶鈷用作活性材料，而鉑電極提供控制晶體管所需的電力。
研究發(fā)現(xiàn)，活性材料在“開”狀態(tài)下的導(dǎo)熱性與一些液態(tài)熱晶體管相當(dāng)。而且，活性材料在“開”狀態(tài)下的導(dǎo)熱性比“關(guān)”狀態(tài)下高4倍。此外，該晶體管使用10個周期后仍保持穩(wěn)定，優(yōu)于一些目前使用的液態(tài)熱晶體管。團(tuán)隊在20多個單獨(dú)制造的固態(tài)熱晶體管上進(jìn)行了測試，確保了結(jié)果的可重復(fù)性。
這一最新研究表明，固態(tài)電化學(xué)熱晶體管具有與液態(tài)電化學(xué)熱晶體管一樣有效的潛力。但目前開發(fā)實(shí)用熱晶體管的主要障礙是開關(guān)材料的工作溫度較高，約為300℃，降低其工作溫度將成為未來研究的重點(diǎn)。
總編輯圈點(diǎn)
風(fēng)扇轟鳴、外殼發(fā)燙，都是電子產(chǎn)品使用中最不好的體驗(yàn)。如果能用電去管理廢熱，應(yīng)是個絕佳的主意。但遺憾的是，常見的管理設(shè)備——液態(tài)熱晶體管還是存在很大問題，所以科學(xué)家一直希望研制出固態(tài)產(chǎn)品。這個研制過程，或者說找尋到最合適固態(tài)材料的過程十分艱難。但如人們所知，電燈泡的發(fā)明也經(jīng)歷了6000多種材料、7000多次嘗試才獲得最后的成功，如果固態(tài)電化學(xué)熱晶體管能走向?qū)嵱?，必然也將顛覆電子行業(yè)的設(shè)計方式。
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