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    首個(gè)固態(tài)電化學(xué)熱晶體管問世

    發(fā)布時(shí)間:2023-02-23 17:06:00  |  來源:科技日?qǐng)?bào)  |  作者:劉霞  |  責(zé)任編輯:徐麗麗

    日本科學(xué)家開發(fā)出首個(gè)固態(tài)電化學(xué)熱晶體管,其能用電來管理熱。新問世的固態(tài)熱晶體管的效率可與目前廣泛使用的液態(tài)熱晶體管相媲美,且更穩(wěn)定。相關(guān)研究刊發(fā)于21日出版的《先進(jìn)功能材料》雜志。


    現(xiàn)代電子設(shè)備在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢熱。過去10年,使用電來管理熱量的概念得到驗(yàn)證,催生了電化學(xué)熱晶體管器件,這種器件可通過電信號(hào)控制熱流,但目前廣泛使用的液態(tài)熱晶體管存在一個(gè)嚴(yán)重的缺陷:任何泄漏都會(huì)導(dǎo)致設(shè)備停止工作。


    在最新研究中,北海道大學(xué)電子科學(xué)研究所的科學(xué)家小組開發(fā)出首個(gè)固態(tài)電化學(xué)熱晶體管,比液態(tài)熱晶體管更穩(wěn)定,也同樣有效。


    研究人員解釋稱,熱晶體管大致由活性材料和開關(guān)材料組成,活性材料的導(dǎo)熱性會(huì)發(fā)生變化;而開關(guān)材料可控制活性材料的導(dǎo)熱性。他們?cè)谘趸惙€(wěn)定的氧化鋯基底上制造出了最新的固態(tài)熱晶體管。該基底也用作開關(guān)材料,氧化鍶鈷用作活性材料,而鉑電極提供控制晶體管所需的電力。


    研究發(fā)現(xiàn),活性材料在“開”狀態(tài)下的導(dǎo)熱性與一些液態(tài)熱晶體管相當(dāng)。而且,活性材料在“開”狀態(tài)下的導(dǎo)熱性比“關(guān)”狀態(tài)下高4倍。此外,該晶體管使用10個(gè)周期后仍保持穩(wěn)定,優(yōu)于一些目前使用的液態(tài)熱晶體管。團(tuán)隊(duì)在20多個(gè)單獨(dú)制造的固態(tài)熱晶體管上進(jìn)行了測(cè)試,確保了結(jié)果的可重復(fù)性。


    這一最新研究表明,固態(tài)電化學(xué)熱晶體管具有與液態(tài)電化學(xué)熱晶體管一樣有效的潛力。但目前開發(fā)實(shí)用熱晶體管的主要障礙是開關(guān)材料的工作溫度較高,約為300℃,降低其工作溫度將成為未來研究的重點(diǎn)。


    【總編輯圈點(diǎn)】


    風(fēng)扇轟鳴、外殼發(fā)燙,都是電子產(chǎn)品使用中最不好的體驗(yàn)。如果能用電去管理廢熱,應(yīng)是個(gè)絕佳的主意。但遺憾的是,常見的管理設(shè)備——液態(tài)熱晶體管還是存在很大問題,所以科學(xué)家一直希望研制出固態(tài)產(chǎn)品。這個(gè)研制過程,或者說找尋到最合適固態(tài)材料的過程十分艱難。但如人們所知,電燈泡的發(fā)明也經(jīng)歷了6000多種材料、7000多次嘗試才獲得最后的成功,如果固態(tài)電化學(xué)熱晶體管能走向?qū)嵱茫厝灰矊㈩嵏搽娮有袠I(yè)的設(shè)計(jì)方式。


     
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