科學家通過不對稱石墨烯納米網觀察熱整流現象：整流率高達60%！

人類的理想目標之一是就像控制電流一樣，精確控制熱傳輸。然而，目前仍然缺少一種高性能的熱整流器或熱二極管。目前，日本高級科學技術研究所（JAIST）的研究人員展示了一個很有前途的不對稱石墨烯納米網裝置，該裝置在低溫下顯示了高熱整流效率。

熱整流器在1936年首次面世。熱整流器中來自一個方向的熱通量比相反方向的熱通量大，就像一個電二極管一樣。傳統的塊體材料機制是基于兩種不同材料的熱導率對不同溫度的依賴性。然而，大多數基于這種機制的演示結果顯示，整流率很低，約為10%-20%。此外，在納米級設備中，幾乎不可能知道熱整流器每個部分的熱導率。在這種情況下，開發高性能熱整流器的新策略是非常必要的。

由JAIST的Fayong Liu博士和Hiroshi Mizuta教授領導的一個聲子研究小組與國家先進工業科學與技術研究所（AIST）的研究人員合作，證明了在低溫（150K和250K）下，人們在不對稱石墨烯納米網器件上觀察到熱整流現象，其比率高達 60%。

他們將石墨烯納米網鋪滿熱通道一半以上的面積。納米孔的直徑約為6納米，間距為20納米。在“差示熱分析”方法的幫助下，熱通量測量不會受到通過懸浮通道的電子電流泄漏的干擾。研究的重點是這種新器件結構的聲子傳輸特性。

研究員表示：“這項研究成果表明，石墨烯是在熱管理實際應用方面的一個重大進展。它也是我們應用石墨烯建立一個更環保世界的重要里程碑。這項研究為提高熱整流器的性能提供了一種系統方法，同時也為將其擴展到實際應用提供了可能。”

該研究論文題為"Thermal rectification on asymmetric suspended graphene nanomesh devices"，已發表在《Nano Futures》期刊上。

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論文原文：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-1984/ac36b5

標簽： 石墨烯 熱整流