中國粉體網(wǎng)訊  近日,，麻省理工大學(xué)陳剛,、趙選賀和林少挺團隊針對用于在電子，航空航天,，汽車等領(lǐng)域的聚合物熱開關(guān)取得最新進展,。研究成果以“Reversible two-way tuning of thermal conductivity in an end-linked star-shaped thermoset”為題發(fā)表在《Nature Communications》。

什么是熱開關(guān),？

隨著科技的飛速發(fā)展,，當(dāng)今的電子器件越來越趨于微型化、集成化,，但這也使得器件的熱流密度越來越高,，高熱流密度限制了電子器件的性能的進一步提升，是當(dāng)今電子技術(shù)發(fā)展的瓶頸,。同時,，在跨大溫區(qū)環(huán)境如航空航天、深海探索等行業(yè)中,，電子器件不僅要具有高效的散熱要求,，還要求器件能夠在合適的溫度中工作。這使得使用傳統(tǒng)的熱阻器,、電容設(shè)備已難以同時滿足有效散熱和良好保溫的要求,，動態(tài)熱管理技術(shù)應(yīng)運而生。

熱開關(guān)示意圖

動態(tài)熱管理技術(shù)是利用材料或工況的非線性溫度反饋機制而實現(xiàn)熱流調(diào)控的技術(shù),。利用動態(tài)熱管理所研發(fā)的熱學(xué)器件可根據(jù)調(diào)控功能的不同可分為熱整流,、熱調(diào)節(jié),、熱開關(guān)。熱開關(guān)可類比電源開關(guān),，作用是當(dāng)熱流或溫度超過某一定值時迅速接通熱流路,，而當(dāng)熱流或溫度低于某一定值時，迅速斷開熱流路,。熱開關(guān)通常是改變導(dǎo)熱通路的熱阻進而完成熱量控制的裝置,，在熱路中這種斷開、閉合的作用已應(yīng)用于當(dāng)今的建筑節(jié)能,、系統(tǒng)儲能,、空間飛行器等眾多熱管理等領(lǐng)域。

新型聚合物熱開關(guān)：60°C的固定溫度下,，熱導(dǎo)率從0.15增加到2.1 W/（mK）

與傳統(tǒng)的熱敏開關(guān)相比,，聚合物熱敏開關(guān)有幾個優(yōu)點:重量輕、靈活,、易于加工,、化學(xué)穩(wěn)定、機械耐用,。最近的研究表明,，通過工程聚合物鏈配置，基于聚合物的熱開關(guān)也可以在大范圍內(nèi)具有可調(diào)的導(dǎo)熱性,，這可以在各種應(yīng)用中更好地控制傳熱和熱管理,。然而，這些方法仍然有一些局限性,�,？偟膩碚f，盡管基于聚合物的熱敏開關(guān)具有巨大的潛力,，但要克服這些限制并開發(fā)更實用和通用的熱敏開關(guān)技術(shù),，進一步的研究仍然至關(guān)重要。

對此,，麻省理工大學(xué)陳剛,、趙選賀和林少挺團隊研究介紹了一種新型的聚合物熱開關(guān)，這種熱開關(guān)由四臂聚乙二醇（PEG）聚合物組成的末端連接星形熱固性材料（ELST）制成,。這種ELST通過機械拉伸和釋放展示了快速,、可逆和循環(huán)的熱導(dǎo)率調(diào)節(jié)能力。末端連接的星形熱固性材料在60°C的固定溫度下,，熱導(dǎo)率從0.15增加到2.1 W/（mK）,，達到了應(yīng)變調(diào)制的11.5,。此外,，它還證明了溫度調(diào)制的導(dǎo)熱系數(shù)調(diào)諧比在2.5的固定拉伸下高達2.3(從0.17增加到0.39 W/（mK）),。當(dāng)結(jié)合時，這兩種效應(yīng)共同使末端連接的星形熱固性材料的導(dǎo)熱系數(shù)調(diào)諧比達到14.2,。此外,，末端連接的星形熱固性材料顯示了超過1000次循環(huán)的可逆調(diào)諧。研究結(jié)果表明,，隨著拉伸比的增加,，ELST的總熱導(dǎo)率顯著提高，這主要歸因于聚合物鏈的取向和晶體結(jié)構(gòu)的變化,。

ELST中導(dǎo)熱系數(shù)的雙向調(diào)諧

該研究不僅為開發(fā)具有可調(diào)熱導(dǎo)率的智能材料提供了新的思路,，也為深入理解聚合物材料的熱傳導(dǎo)機制提供了重要的實驗和理論基礎(chǔ) 。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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