隔熱罩只有10個Atom厚，以保護電子設備

智能手機，筆記本電腦和其他電子設備發出的過多熱量可能令人討厭，但除此之外，它還會導致故障，並且在極端情況下，甚至會導致鋰電池爆炸。

為了防止此類弊病，工程師經常插入玻璃，塑料或甚至多層空氣作為絕緣材料，以防止像微處理器這樣的發熱部件造成損壞或使用戶感到不適。

現在，斯坦福大學的研究人員已經證明，幾層Atom薄的材料，像熱點上的紙張一樣堆疊，可以提供與100倍厚的玻璃板相同的絕緣。 8月16日發表在「科學進展」雜誌上的一篇論文的高級作者埃里克波普說，在短期內，更薄的隔熱罩將使工程師能夠使電子設備比我們現在更加緊湊。

「我們正以全新的方式看待電子設備中的熱量，」Pop說。

將聲音檢測為熱量

我們從智能手機或筆記本電腦感受到的熱量實際上是一種聽不見的高頻聲音形式。如果這看起來很瘋狂，請考慮基礎物理。電流作為電子流流過電線。當這些電子移動時，它們會與它們通過的材料的Atom碰撞。隨著每次這樣的碰撞，電子會使Atom振動，電流越多，發生的碰撞就越多，直到電子在Atom上如此多的鎚子上敲打那麼多的鎚子 – 除了這種混雜的振動穿過固體物質在遠高於聽覺閾值的頻率上，產生我們感覺為熱量的能量。

將熱量作為一種聲音形式的思考激發了斯坦福大學研究人員從物理世界借鑒一些原理。從他作為斯坦福大學KZSU 90.1 FM電台DJ的日子開始，Pop知道音樂錄音室很安靜，這要歸功於厚厚的玻璃窗阻擋外部聲音。類似的原理適用於當今電子產品中的隔熱罩。如果他們唯一關心的是更好的絕緣，研究人員可以簡單地借用音樂工作室的原則並加厚他們的熱障。但這會使電子產品變薄的努力受挫。他們的解決方案是借用房主的伎倆，他們安裝多層窗戶 – 通常是不同厚度的玻璃板之間的空氣層 – 使內部更溫暖，更安靜。

「我們通過創造一種使用多層Atom薄材料而不是厚玻璃質量的絕緣體來改變這一想法，」該論文的第一作者，博士後學者Sam Vaziri說。

Atom薄材料是一個相對較新的發現。僅僅15年前，科學家才能將一些材料分離成這麼薄的層。發現的第一個例子是石墨烯，它是單層碳Atom，自從它被發現以來，科學家一直在尋找和試驗其他片狀材料。斯坦福大學的團隊使用了一層石墨烯和另外三種片狀材料 – 每三個Atom厚 – 形成一個只有10個Atom深度的四層絕緣體。儘管絕緣體很薄，但絕緣體是有效的，因為Atom熱振動會在它們穿過每層時受到抑制並損失大量能量。

為了使Nano級隔熱罩變得切實可行，研究人員必須找到一些批量生產技術，以便在製造過程中將Atom薄層材料噴塗或沉積到電子元件上。但是，開發更薄的絕緣體的近期目標背後隱藏著更大的抱負：科學家希望有朝一日能夠控制材料內部的振動能量，就像他們現在控制電力和光線一樣。隨著他們逐漸認識到固體物體中的熱量作為一種聲音形式，一種新的聲學領域正在出現，這個名字取自電話，留聲機和語音學背後的希臘詞根。

「作為工程師，我們對如何控制電力有了很多了解，而且我們對光線的處理越來越好，但我們才剛剛開始理解如何操縱在Atom尺度上表現為熱量的高頻聲音， 「波普說。

Eric Pop是Precourt能源研究所的附屬機構。斯坦福的作者包括前博士後學者Eilam Yalon和MiguelMuñozRojo，以及研究生Connor McClellan，Connor Bailey，Kirby Smithe，Alexander Gabourie，Victoria Chen，Sanchit Deshmukh和Saurabh Suryavanshi。其他作者來自Theiss Research和國家標準與技術研究所。

這項研究得到了斯坦福Nano加工設施，斯坦福Nano共享設施，國家科學基金會，半導體研究公司，國防高級研究計劃局，空軍科學研究辦公室，斯坦福系統X聯盟，克努特和愛麗絲的支持。瓦倫堡基金會，斯坦福大學研究生獎學金計劃和國家標準與技術研究所。

故事來源：

物料 由…提供 斯坦福大學。湯姆阿巴特寫的原文。注意：可以根據樣式和長度編輯內容。