來源:AZO Materials

隨著高效、穩(wěn)定的固態(tài)電化學(xué)熱敏晶體管的開發(fā)，熱管理技術(shù)已開啟新紀(jì)元。

首個固態(tài)電化學(xué)熱晶體管。圖源：Hiromichi Ohta

現(xiàn)代電子設(shè)備在使用過程中會產(chǎn)生大量廢熱，這就是筆記本電腦和手機(jī)等設(shè)備變熱并需要制冷解決方案的原因。用電管理熱量的想法在過去十年中得到了檢驗(yàn)，從而催生出了電化學(xué)熱晶體管——一種可以用電信號調(diào)控?zé)崃鞯钠骷Ｄ壳皬V泛使用的液態(tài)熱晶體管存在一個嚴(yán)重的缺陷：泄漏會導(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 Hiromichi Ohta 教授領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目小組開發(fā)出首個固態(tài)電化學(xué)熱晶體管，比液態(tài)熱晶體管更穩(wěn)定可靠。該研究成果發(fā)表在《Advanced Functional Materials》期刊上。

“ 熱晶體管主要由兩種材料組成，即活性材料和開關(guān)材料?；钚圆牧暇哂锌勺兊膶?dǎo)熱系數(shù)（κ），開關(guān)材料用于控制活性材料的導(dǎo)熱系數(shù)?！?/span>Hiromichi Ohta 教授介紹到。

熱晶體管建立在氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯基體上，該基體也用作開關(guān)材料，氧化鍶鈷作為活性材料，而鉑電極提供晶體管所需的電力。

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多個單獨(dú)制造的固態(tài)熱晶體管上進(jìn)行了測試，確保了結(jié)果的可重復(fù)性。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℃。

“ 我們的研究結(jié)果表明，固態(tài)電化學(xué)熱晶體管具有與液態(tài)電化學(xué)熱晶體管相當(dāng)?shù)臐摿Γ瑳]有任何局限性。開發(fā)實(shí)用的熱晶體管的主要障礙是開關(guān)材料的高電阻，因此降低其工作溫度將是我們未來研究的重點(diǎn)。”—— Hiromichi Ohta。

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