記者從中科院合肥研究院獲悉，該院固體所功能材料物理與器件研究部童鵬研究員課題組與計(jì)算物理與量子材料研究部張永勝研究員課題組合作，在六角硫化物中發(fā)現(xiàn)了溫度驅(qū)動(dòng)的巨大熱導(dǎo)率跳變效應(yīng)，并給出理論解釋。該材料體系易于合成、原料環(huán)境友好，在熱流主動(dòng)控制領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)日前表在期刊《Acta Materialia》上。
目前約90%能源的使用涉及熱量的產(chǎn)生與操控。因此有效控制熱量傳導(dǎo)對(duì)于提高能源利用率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展均具有重要意義。材料的熱導(dǎo)率大小是決定其熱傳導(dǎo)能力的關(guān)鍵因素之一。然而，如果材料熱導(dǎo)率隨溫度變化而發(fā)生突變，則可根據(jù)導(dǎo)熱能力的不同實(shí)現(xiàn)對(duì)熱流的自主控制。近年來(lái)此類材料已得到了研究人員的廣泛關(guān)注。
研究人員發(fā)現(xiàn)六角相硫化物在低溫反鐵磁至高溫順磁相變處，熱導(dǎo)率出現(xiàn)巨大的可逆跳變，變化率最大能超過(guò)200%，其遠(yuǎn)高于已知的典型固態(tài)熱導(dǎo)率突變材料，如鎳鈦合金等。為了闡明熱導(dǎo)率突變的物理機(jī)制，研究人員通過(guò)NiS對(duì)其電子能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算，結(jié)合求解玻爾茲曼輸運(yùn)方程，發(fā)現(xiàn)高于相變溫度的順磁態(tài)為金屬，具有較大的電子熱導(dǎo)率。研究人員用少量金屬銀粘接六角硫化物，通過(guò)與基體之間形成的納米過(guò)渡層，金屬銀對(duì)熱應(yīng)力起到了很好的緩沖和釋放作用，顯著地改善了材料的脆性，同時(shí)也提高了材料的機(jī)械加工性能和熱循環(huán)穩(wěn)定性。
由于六角硫化物體系材料體系易于合成、原料環(huán)境友好，因此在熱流主動(dòng)控制領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)環(huán)境寒冷時(shí)，低熱導(dǎo)率可以延緩熱量散失，起到保溫作用;而在炎熱的環(huán)境下，高熱導(dǎo)率有助于熱量快速散發(fā)，防止器件過(guò)熱。如可用于維持如電池、芯片的最佳工作溫度。該材料也可以與具有相反熱導(dǎo)率溫度依賴關(guān)系的材料聯(lián)合使用，構(gòu)筑熱二極管。 (記者 吳長(zhǎng)鋒)
關(guān)鍵詞： 新型熱導(dǎo)率自主調(diào)控材料
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