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杂交硼氮化物纳米结构将使小电子凉爽

时间：2021-11-02 10:24:57 来源：

赖斯大学的研究人员称，六边形氮化硼片和氮化硼纳米管的3D结构可以是可调谐材料，以控制电子产品中的热量。(

来自赖斯大学的研究人员已经完成了3D氮化硼如何用作可调谐材料以控制小型电子设备中的热流的第一个理论分析。

rouzbeh shahsavari和Navid Sakhavand的研究在美国化学学会期刊应用材料和界面上出现了本月。

在其二维形式中，六边形氮化硼（H-Bn），又是白色石墨烯，看起来就像原子厚的碳一样称为石墨烯。一种研究的差异是H-BN是一种自然绝缘体，其中完美的石墨烯没有对电力障碍。

但是，与石墨烯一样，H-BN是热的良好导体，其可以以声子的形式量化。（从技术上讲，声子是一个部分 - 一种“Quasiparticle” - 在原子的集体激发中。）Shahsavari说，使用氮化硼控制热流似乎值得仔细看看。

“通常在所有电子设备中，非常希望尽可能快速有效地从系统中加热，”他说。“电子器件中的一个缺点，特别是当您在基板上具有分层材料时，热量在一个方向上沿着导电平面沿一个方向上快速移动，但不像层到层一样好。多个堆叠的石墨烯层是一个很好的例子。“

热量在氮化硼平面上，水稻模拟表明，水稻模拟显示由氮化硼纳米管连接的H-BN平面的3D结构将能够在所有方向上移动声子，无论是在线还是穿过平面，Shahsavari说。

研究人员计算了错位将如何通过各种长度和密度的纳米管流过四个这样的结构。Shahsavari说，他们发现支柱和飞机的连接像黄色交通灯，而不是停止，但显着减慢了从层到层的声子流。柱的长度和密度都对热流产生了影响：更多和/或较短的柱的传导减速，而更长的支柱呈现较少的障碍，从而沿着它们的影响。

虽然研究人员已经制造了石墨烯/碳纳米管交叉点，但Shahsavari认为为氮化硼材料进行这种连接，可能就像有前途一样。“鉴于氮化硼的绝缘性质，它们可以使得和补充基于Graphere的纳米电子学的产生和补充。

“这种类型的3D热管理系统可以为热开关或热整流器打造机会，其中在一个方向上流动的热量可以与反向方向不同，”Shahsavari说。“这可以通过改变材料的形状来完成，或者改变其质量 - 例如，一侧比另一侧重 - 创建开关。热量总是宁愿去一个方式，但在反向方向上它会慢。“

Shahsavari是土木和环境工程助理教授，是材料科学和纳米工程。Sakhavand是米饭的前研究生。

国家科学基金会和民用环境工程稻米科的研究得到了研究。研究人员使用了国家科学基金会支持的Davinci SuperComputer，由Rice的Ken Kennedy信息技术研究所管理。他们还使用了国家卫生研究院，IBM，思科，QLogic和自适应计算所支持的计算资源。

出版物：Rouzbeh Shahsavari和Navid Sakhavand，“杂交硼氮化物纳米结构的热传输的尺寸交叉”，ACS应用材料和界面，2015; DOI：10.1021 / ACSAMI.5B03967

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