整流性能更佳！我国科学家开发新型固态热敏二极管

有效控制传热对提高能源效率具有重要意义。热敏二极管是热流控制的关键元件之一。与电子二极管的电流整流效应类似，热流很容易在热二极管中通过一个方向，而在相反方向上受阻。使用热导率随温度变化趋势相反的两种固体材料的结点，可以获得相当大的热整流。这种类型的热二极管因其可扩展性和与电二极管设计的类比而具有吸引力。

 中国科学院（CAS）合肥物质科学研究所（HFIPS）童鹏教授领导的研究小组报告称，他们发现了硫化物，这是一系列可能解锁的材料更好的热整流的新方法。

最近，同一团队宣布，他们用和三氧化二铝的组合材料构建了一种新型热二极管，其性能优于以往报道的固态热二极管。这一最新结果发表在 Journal  Physical Review Applied 上。

在之前的研究中，他们发现的一级相变 (FOPT) 附近的热导率突然跳跃。热导率的变化高达 200%，这表明硫化物是设计固态热二极管的有前途的材料。

Credit：EurekAlert/ZHANG Xuekai

在此基础上，他们构建了一个由（由 10wt.%Ag 键合）和三氧化二铝作为两个部分的热二极管。热敏二极管表现出优异的热整流性能。当热敏二极管的冷端设置为250 K时，在97 K的温度偏置下，最大热整流系数 γ max 达到1.51。

/三氧化二铝热敏二极管显示出优于以往报道的其他固态热敏二极管的优势。即，其 γ max 是所报道的值中的最大，同时所请求的温度偏差，用于驱动 γ max 是至少为100K小于具有可比报道热敏二极管的 γ max 值。 

当前热敏二极管出色的热整流效果可能在热管理系统中具有潜在的应用，例如热量制冷和能量转换。

此外，在系统的实验和理论分析的基础上，团队阐明了冷端温度、和三氧化二铝段的长度比以及FOPT的锋利度对热整流系数的影响。

这些新结果为未来设计新的固态热二极管提供了指导。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料

https://www.eurekalert.org/news-releases/924112