斯坦福大学研究人员将2D材料堆叠成10个原子厚的隔热罩

发表于 5年以前 | 总阅读数：312 次

为了防止笔记本电脑、智能手机或其他小工具变得太热，发生故障或甚至爆炸，工程师可能会将玻璃片，塑料片等集成到电子设备中，用作隔热罩。但斯坦福大学电气工程系教授Eric Pop一直在考虑以不同的方式控制这种热量。

Pop和他的团队从双层玻璃窗户中汲取灵感，并且一直在探索使用交替的超薄材料作为更加紧凑的隔热解决方案，而不是单一的，坚固的玻璃质量。最近材料科学的进步使这成为一个完全现实的主张。

石墨烯是单层碳原子，自2004年发现以来，我们已经看到它开辟了各种各样的可能性，这是由于它原子级薄而且是我们可以使用的最强的人造材料。科学家希望将这种神奇的材料用于从新形式的磁力到更轻，更高效的装甲车辆，再到更坚固、更轻的飞机机翼。

现在，超薄隔热罩也是其新应用的一部分。Pop和他的团队将一层单原子石墨烯与其他二维材料（二硫化钼，二硒化钼和二硒化钨）相结合，每个材料测量三个原子厚度，像纸张一样堆叠在一起。由四层组成的绝热体整体上仅测量10个原子厚度，并且在进行测试时证明在吸收热量时非常有效。

“我们测量了这些原子级薄层阻挡热流的能力，”Pop向New Atlas解释道。“简而言之，我们使用顶部的石墨烯层作为超薄电加热器，然后使用拉曼激光测量热量如何流过其余层。激光功率很低，因此不会引入额外的加热，但激光会返回一个对堆叠中每种材料的温度敏感的信号。”

科学家表示，当放置在热点上时，该装置可提供与厚度100倍的玻璃板相同的绝缘水平。这对于追求更薄更紧凑的电子产品具有非常有用的意义，虽然大规模复制材料将面临挑战，但团队看到了一些可能的用途。这些可能包括超薄材料的自动大面积转移。另一种选择可以是使用诸如喷墨器之类的东西在制造期间将层喷涂到电子部件上。

“所有这些方法已经在一定程度上得到了证明，它们都有一些好处和一些缺点，”Pop表示。“例如，喷涂可能是最便宜的方法，但也可能生产质量较低的薄膜。直接生长会产生最高质量的材料，但可能是最难做到的。”

与此同时，科学家们也在关注这种技术的长期发展。电子产品中的热量实际上是由移动中的电子与它们遇到的材料之间的碰撞引起的高频，听不见的振动造成的。科学家们希望有一天能够控制热量来控制热量，这是一种新兴的科学领域，即声音学。“例如，它将使我们能够在超紧凑的几何形状中更好地传递热量，例如我们的手机和笔记本电脑，”Pop解释道。“现在，当我输入时，我的笔记本电脑键盘非常热，但可以将热量完全完全排到后面或两侧，而不是让热量传递到我的手指上，这会很不舒服。”

Pop认为，有一些根本原因导致目前面临困难。其中之一是需要一种新型热开关来实现这种有效的热量传递，这将使热量流动能够打开和关闭。这是他和他的团队目前正在研究的问题。“这里的梦想就是能够控制热量，就像控制光和电一样容易，”Pop说道。

该团队的研究发表在《Science Advances》杂志上。