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      研究人員構(gòu)建了一個厚度僅為10個原子的隔熱罩 以保護電子設(shè)備
      
			
      
				2019-08-17 09:05:25
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      智能手機，筆記本電腦和其他電子設(shè)備發(fā)出的過多熱量可能令人討厭，但除此之外，它還會導(dǎo)致故障，并且在極端情況下，甚至?xí)?dǎo)致鋰電池爆炸。
      

      為了防止此類弊病，工程師經(jīng)常插入玻璃，塑料或甚至多層空氣作為絕緣材料，以防止像微處理器這樣的發(fā)熱部件造成損壞或使用戶感到不適。
      

      研究人員構(gòu)建了一個厚度僅為10個原子的隔熱罩 以保護電子設(shè)備
      

      現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)的研究人員已經(jīng)證明，幾層原子薄的材料，像熱點上的紙張一樣堆疊，可以提供與100倍厚的玻璃板相同的絕緣。8月16日發(fā)表在“ 科學(xué)進展”雜志上的一篇論文的高級作者埃里克波普說，在短期內(nèi)，更薄的隔熱罩將使工程師能夠使電子設(shè)備比我們現(xiàn)在更加緊湊。
      

      “我們正以全新的方式看待電子設(shè)備中的熱量，”Pop說。
      

      將聲音檢測為熱量
      

      我們從智能手機或筆記本電腦感受到的熱量實際上是一種聽不見的高頻聲音形式。如果這看起來很瘋狂，請考慮基礎(chǔ)物理。電流作為電子流流過電線。當(dāng)這些電子移動時，它們會與它們通過的材料的原子碰撞。隨著每次這樣的碰撞，電子會使原子振動，電流越多，發(fā)生的碰撞就越多，直到電子像原子上那么多的錘子一樣敲打原子 - 除了這種嘈雜的振動穿過固體材料時頻率遠高于聽覺閾值，產(chǎn)生我們感覺為熱量的能量。
      

      將熱量作為一種聲音形式的思考激發(fā)了斯坦福大學(xué)研究人員從物理世界借鑒一些原理。從他作為斯坦福大學(xué)KZSU 90.1 FM電臺DJ的日子開始，Pop知道音樂錄音室很安靜，這要歸功于厚厚的玻璃窗阻擋外部聲音。類似的原理適用于當(dāng)今電子產(chǎn)品中的隔熱罩。如果他們唯一關(guān)心的是更好的絕緣，研究人員可以簡單地借用音樂工作室的原則并加厚他們的熱障。但這會使電子產(chǎn)品變薄的努力受挫。他們的解決方案是借用房主的伎倆，他們安裝了多層窗戶 - 通常是不同厚度的玻璃板之間的空氣層 - 使內(nèi)部更溫暖，更安靜。
      

      “我們通過創(chuàng)造一種使用多層原子薄材料而不是厚玻璃質(zhì)量的絕緣體來改變這一想法，”該論文的第一作者，博士后學(xué)者Sam Vaziri說。
      

      原子薄材料是一個相對較新的發(fā)現(xiàn)。僅僅15年前，科學(xué)家才能將一些材料分離成這么薄的層。發(fā)現(xiàn)的第一個例子是石墨烯，它是單層碳原子，自從它被發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家一直在尋找和試驗其他片狀材料。斯坦福大學(xué)的團隊使用了一層石墨烯和另外三種片狀材料 - 每三個原子厚 - 形成一個只有10個原子深的四層絕緣體。盡管絕緣體很薄，但絕緣體是有效的，因為原子熱振動會在它們穿過每一層時受到抑制并損失大部分能量。
      

      為了使納米級隔熱罩變得切實可行，研究人員必須找到一些批量生產(chǎn)技術(shù)，以便在制造過程中將原子薄層材料噴涂或沉積到電子元件上。但是，開發(fā)更薄的絕緣體的近期目標(biāo)背后隱藏著更大的抱負(fù)：科學(xué)家希望有朝一日能夠控制材料內(nèi)部的振動能量，就像他們現(xiàn)在控制電力和光線一樣。隨著他們逐漸認(rèn)識到固體物體中的熱量作為一種聲音形式，一種新的聲學(xué)領(lǐng)域正在出現(xiàn)，這個名字取自電話，留聲機和語音學(xué)背后的希臘詞根。
      

      “作為工程師，我們對如何控制電力有了很多了解，而且我們對光線的處理越來越好，但我們才剛剛開始理解如何操縱在原子尺度上表現(xiàn)為熱量的高頻聲音， “波普說。
      
			

			
        
      
			
      
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