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        研究人員構(gòu)建了一個(gè)厚度僅為10個(gè)原子的隔熱罩 以保護(hù)電子設(shè)備
        
			
        
				2019-08-17 09:05:25
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        智能手機(jī)，筆記本電腦和其他電子設(shè)備發(fā)出的過(guò)多熱量可能令人討厭，但除此之外，它還會(huì)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(gè)厚度僅為10個(gè)原子的隔熱罩 以保護(hù)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(diǎn)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(jìn)展”雜志上的一篇論文的高級(jí)作者埃里克波普說(shuō)，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(shuō)。
        

        將聲音檢測(cè)為熱量
        

        我們從智能手機(jī)或筆記本電腦感受到的熱量實(shí)際上是一種聽不見的高頻聲音形式。如果這看起來(lái)很瘋狂，請(qǐng)考慮基礎(chǔ)物理。電流作為電子流流過(guò)電線。當(dāng)這些電子移動(dòng)時(shí)，它們會(huì)與它們通過(guò)的材料的原子碰撞。隨著每次這樣的碰撞，電子會(huì)使原子振動(dòng)，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(dòng)穿過(guò)固體材料時(shí)頻率遠(yuǎn)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(tái)DJ的日子開始，Pop知道音樂錄音室很安靜，這要?dú)w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(jiǎn)單地借用音樂工作室的原則并加厚他們的熱障。但這會(huì)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(guò)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(lái)改變這一想法，”該論文的第一作者，博士后學(xué)者Sam Vaziri說(shuō)。
        

        原子薄材料是一個(gè)相對(duì)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(gè)例子是石墨烯，它是單層碳原子，自從它被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，科學(xué)家一直在尋找和試驗(yàn)其他片狀材料。斯坦福大學(xué)的團(tuán)隊(duì)使用了一層石墨烯和另外三種片狀材料 - 每三個(gè)原子厚 - 形成一個(gè)只有10個(gè)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?yàn)樵訜嵴駝?dòng)會(huì)在它們穿過(guò)每一層時(shí)受到抑制并損失大部分能量。
        

        為了使納米級(jí)隔熱罩變得切實(shí)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(guò)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(dòng)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(shí)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(gè)名字取自電話，留聲機(jī)和語(yǔ)音學(xué)背后的希臘詞根。
        

        “作為工程師，我們對(duì)如何控制電力有了很多了解，而且我們對(duì)光線的處理越來(lái)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(shuō)。
        
			

			
          
        
			
        
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