" 我们如何能设计出不会过热电子设备? |工程斯坦福学校

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          我们如何能设计出不会过热电子设备?

          新的热晶体管可以有助于导热远离精密电子元器件和绝缘也对他们芯片和电路故障。

          Illustration of computer screens with heat emanating from them

          一项新技术的目的是保护电子设备免受热的有害影响。 |插图由Kevin工艺

          你觉得热之前 - 在运行导航程序或太热了你的大腿上的笔记本电脑是温暖的智能手机。

          由电子设备产生的热量确实比烦扰用户更。热诱导的空隙和裂纹会导致芯片和电路失效。

          现在是申博体育为首的工程团队已经开发出一种不仅管理热量,但帮助其路由从精致的设备了。 在写 自然通讯, 研究人员描述的热晶体管 - 纳米级开关,可以从电子元件传导热量带走和它们绝缘针对其破坏作用。

          “发展实用的热晶体管可能是我们如何设计电子游戏规则的改变,说:”资深作家 肯尼斯·古德森,机械工程学教授。

          研究人员一直试图开发热交换机多年。之前的热晶体管证明太大,太慢,实际使用不够敏感。挑战已经找到一种纳米技术,可以打开和关闭多次,有一个大热到凉切换对比,没有移动部件。

          由电气工程师的帮助 埃里克流行 和材料科学家 崔毅,古德森球队通过用二硫化钼,一半导体晶体是由原子组成的层叠片材的薄的层开始克服这些障碍。只有10纳米厚,并在室温下有效,这种材料可以被集成到今天的电子产品,以使该技术实用的关键因素。

          为了使这种热传导半导体为晶体管状开关,研究人员在有大量锂离子的液体沐浴材料。当小电流施加到该系统中,锂原子开始注入到晶体的各层,改变其导热特性。作为锂浓度的增加,热晶体管关闭。用的Davide donadio的加州大学戴维斯分校的组工作,研究人员发现,这是因为锂离子推开晶体的原子。这使得它更难的热量打通。

          阿迪亚苏德 用古德森和流行和共同第一作者论文的博士后学者,比喻热晶体管汽车中的自动调温器。当汽车在寒冷,恒温器是关闭的,从而防止冷却剂流动,并且发动机保持热量。随着发动机变暖,恒温器打开和冷却剂开始移动,以保持发动机在最佳温度下。研究者设想,连接到计算机芯片热晶体管将接通和关断,以帮助限制在敏感电子器件的热损伤。

          除了启用动态热控制,该小组的研究结果提供新的见解是什么原因导致锂离子电池失败。作为在电池中的多孔材料与锂注入,它们阻碍热量流动,并可能导致温度直线上升。想着这个过程是设计更安全的电池至关重要。

          在一个更遥远的未来研究人员想象热晶体管可以被布置在电路来计算使用热逻辑,就像半导体晶体管计算使用电力。但同时通过激发潜力在纳米尺度控制热量,研究人员说,这项技术相当于在第一电子晶体管是一些70年前的时候,连发明者不能完全想象他们已经成为可能。

          “首次,然而,实际的纳米级热晶体管是伸手可及,”古德森说。

          共同第一作者 风兄,前博士后与流行和翠,现在是美国匹兹堡大学助理教授。 达维德donadio助理教授在加州大学戴维斯分校,提供了理论支持。

          其他贡献者包括加州大学戴维斯分校的顺达陈;昊天王,现在在莱斯大学; UNIVERSITA二米兰比可卡丹尼尔selli;清华大学蚣章;康纳学家申博体育的麦克莱伦;和孙洁天津大学。

          这项研究是由美国国家科学基金会的部分资助,科研空军办公室,斯坦福systemx联盟和能源部。