科罗拉多大学博尔德分校热传递研究发现可能有助于防止小型电子设备过热

科罗拉多大学博尔德分校的研究人员做出了一项新发现，这解释了为什么小热源靠近放置时冷却速度更快。

该研究的结果将于本周发表在《国家科学院院刊》上。

Margaret Murnane 和 Henry Kapteyn 教授领导了这项始于 2015 年的研究。他们的团队正在试验激光加热的纳米线——比人类头发还细的细金属线——在硅上形成图案，当他们观察到这些热源靠近时冷却得更快.

“通常，如果你想冷却一些东西，你会用冷材料包围它，”Murnane 说。“在一个令人惊讶的实验发现中，我们发现对于纳米级热点，不是将它们散开以便它们与冷材料接触，而是将它们更紧密地包装在一起以更快地冷却，这非常违反直觉。”

现在，研究人员已经发现了为什么会发生这种现象。

共同作者、CU Boulder 和国家标准与技术研究所联合研究所 JILA 的博士后研究助理 Joshua Knobloch 说，纳米线以这种方式冷却得更快的原因是原子的振动能量相互散射并且当它们紧密地包装在一起时更快地冷却热棒。

“这对我们来说是一个非常违反直觉的想法，因为它通常与我们对热传输的看法背道而驰，”Knobloch 说。“而且我认为这就是为什么这是一个非常惊人的发现。这在某种程度上是革命性的。这违背了普遍的想法。”

在这项新研究中，研究人员使用基于计算机的模拟对系统中的每个原子进行建模，以跟踪热量的消散。

这项研究是两个团队的合作成果，一个由 Murnane 领导，另一个由该研究的合著者 CU Boulder 教授 Mahmoud Hussein 领导。Murnane 的团队使用 X 射线光束来观察材料的行为比使用可见光更精确。Hussein 的小组研究了原子尺度的理论和模拟，以了解与热和温度相关的材料行为。

Knobloch 表示，这项研究可以应用于许多技术应用，包括制造不会发热的计算机芯片和手机。

研究人员表示，这些发现可能会影响电子产品的未来。他们希望他们的研究能激发热传输模型和实验研究的进一步研究和开发。