卡内基梅隆大学机械工程系 纳米纤维热二极管装置示意图
学分:卡内基梅隆大学工程学院 你可以在笔记本电脑和手机上感受到
它在你的冰箱和办公室复印机后面
虽然像咖啡机这样的电器需要加热，但它会危及其他设备中电子系统的可靠性和安全性，最好的情况下会导致过早故障，最坏的情况下会导致爆炸
与热开关和热二极管一样，热传输的主动控制对于加热和冷却、能量转换、材料处理和数据存储等一系列应用非常重要
实际上，对于许多工程应用来说，热二极管是非常理想的热元件，因为它们允许能量系统将热量传递到指定的区域，同时在周围温度过高时保护它们
卡耐基梅隆大学的机械工程教授申生在他的实验室里探索像热矫正这样的奇特的热传输现象
他最近领导了一个研究小组，开发了一种由聚乙烯纳米纤维制成的不寻常的热二极管，通过改变工作温度来双向整流热量
这是很重要的，因为直到现在，实现大的和可适应的整流效应需要宏观尺度的尺寸或大的温度偏差
该发现发表在《自然通讯》上
在这项工作中开发的纳米级热二极管能够实现创纪录的高热整流效应，超过任何报道的固态热整流实验值，并且只需要小于10开尔文的小温度偏差
异质纳米纤维结的扫描电子显微镜图像为假彩色热二极管:紫色(照射部分)和绿色(原始部分)
学分:卡内基梅隆大学工程学院 为了制造这种双模固态热二极管，罗晓
D
学生和该论文的主要作者之一，用电子束辐射调整了聚乙烯纳米纤维的晶体结构
在其初始状态下，聚乙烯纳米纤维在低温下具有高热导率，但是在经历约450开氏度的温度诱导相变后，其热导率显著降低
罗辐照了聚乙烯纳米纤维的一部分，降低了热导率，使相变温度降低
聚乙烯纳米纤维的剩余部分——“原始”部分——保持在原始状态，形成了一个原始的辐射连接
“结果，我们有了一个异质结，而这个结的两个部分具有不同的性质，”罗说
因为原始部件和辐照部件在不同的温度下经历各自的相变，热量可以根据特定的温度在两个方向上被整流
双模热整流有可能用于主动调节热流，以实现先进的热管理和能量转换，这是一个真正的工业和医疗应用领域的游戏规则改变者
“作为先进的热控制元件，热二极管可以用来保护温度敏感的电子或生物医学设备免受环境温度波动的影响，”沈说
“例如，在这项工作中开发的纳米纤维热二极管是完全生物相容和灵活的
它们可潜在地用于保护生物样品或生物医学设备免受局部热尖峰的影响，并基于双模热整流效应实现精确的温度稳定
" 这篇题为“双模固态热整流”的论文是卡内基梅隆大学、加州大学圣地亚哥分校、圣母大学和材料研究与工程学院的研究人员合作完成的
除沈和罗外，材料科学与工程教授迈克尔·博克斯特勒也是该书的合著者
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
