南大教授權(quán)威期刊發(fā)表最新科研成果

電子元件自帶耐高溫，手機(jī)電腦不再怕熱

南報網(wǎng)訊（記者 談潔 實(shí)習(xí)生 李博洋）在日常生活中，小伙伴們或許會遇到手機(jī)電量充足、電腦游戲打到關(guān)鍵時刻卻突然關(guān)機(jī)的情況，那和他們“太熱”了有關(guān)。記者今天從南京大學(xué)了解到，該?？姺褰淌趲ьI(lǐng)的研究團(tuán)隊研發(fā)出了一種“不怕熱”的電子元件，有望讓手機(jī)、電腦不再怕熱。該成果2月5日發(fā)表在國際權(quán)威期刊《自然·電子學(xué)》（Nature Electronics）上。

手機(jī)和電腦等電子產(chǎn)品里有大量的運(yùn)算和存儲元件，這些電子元件在工作時會產(chǎn)生額外的熱量。一般來說，手機(jī)、電腦的工作溫度不能超過125℃，否則電子元件就會出現(xiàn)計算結(jié)果出錯和數(shù)據(jù)丟失的狀況。為了避免這種情況發(fā)生，電子工程師們都會在手機(jī)和電腦里設(shè)置一個高溫保護(hù)機(jī)制：一旦溫度過高就自動切斷電源，所以電腦里一般還會自帶個小風(fēng)扇進(jìn)行扇熱。

電子元件“怕熱”的問題一直都在困擾著電子工程師們。例如，在航天航空、軍事、地質(zhì)勘探和石油天然氣鉆井等行業(yè)中，電子元件需要面臨更加極端的溫度環(huán)境，它們被要求能夠在300℃以上的高溫下穩(wěn)定工作。由于傳統(tǒng)的電子元件都無法在這么高的溫度下工作，工程師們往往依賴于冷卻系統(tǒng)來為他們進(jìn)行降溫。這樣雖然能夠保證電子元件的正常工作，額外配置的冷卻系統(tǒng)卻會很大程度上增加成本和能耗，降低可靠性。因此，科學(xué)家和工程師們都在努力地研究“不怕熱”的電子元件。

“器件怕熱，主要因素是因為它使用的材料。”國家杰出青年基金獲得者，南京大學(xué)教授繆峰介紹，他帶領(lǐng)研究團(tuán)隊從材料著手，發(fā)現(xiàn)兩種“不怕熱”的二維材料——石墨烯與硫氧化鉬。再將兩種材料以全新的結(jié)構(gòu)組合，構(gòu)成一種類似“三明治”的結(jié)構(gòu)?；谶@種材料和結(jié)構(gòu)的器件不僅與傳統(tǒng)的器件一樣擁有著強(qiáng)大的儲存功能，還具備了不怕熱的特性，使其在極端條件下也可以正常地工作。

在實(shí)驗室，記者看到，繆峰教授團(tuán)隊研發(fā)出的器件從外觀方面與一般的電子芯片類似，但在光學(xué)顯微鏡下，就可以看出結(jié)構(gòu)比較獨(dú)特。“就像我們做三明治，將兩片石墨烯放在上下兩層，中間夾入硫氧化鉬。”繆峰解釋，這樣的結(jié)構(gòu)在保證電子元件耐高溫的同時可以正常工作，是該領(lǐng)域一個全新的發(fā)現(xiàn)。經(jīng)實(shí)驗測試，發(fā)現(xiàn)采用了這樣的材料結(jié)構(gòu)之后，器件的可操作溫度達(dá)到了340°C。

繆峰介紹，下一步，團(tuán)隊將針對材料的大面積合成等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，待成熟后有望投入市場。