陈根：石墨烯“开关”，热导性能可提升8倍

文|陈根

随着电子设备变得更小巧、更智能，管理热量成为一个关键的话题。多数设备使用被动热管理，如传导和对流，从而使多余的热量进行转移。但这种系统往往是不可调谐或调整的，而且在寒冷的条件下很难产生效用。

例如锂离子电池的建议使用温度是在0 - 45°C（32 - 113°F）之间，尤其是在充电的时候。一旦温度超出这个范围，就有降低电池性能的风险。而防止元件过热是一直以来电池开发领域的重要方向，其影响电子设备的设计，因为电子设备本身会散发大量热量。

与此同时，当外部温度下降时，将热量留在设备中也会很需要。如果温度太低，那么可能无法启用；温度太高，则可能会有爆炸的危险。近日，科学家研发的温度开关有望解决这个问题。

其由石墨烯泡沫制成，当天气寒冷时，它可以动态地捕获热量，也可以在温度过高时，允许热量排出。由于石墨烯泡沫内部有气穴，它就像一个绝缘体。因此，研究小组利用这种双重性质，制造了一个能在绝缘体和导体之间来回切换的层。

测试中，研究人员将石墨烯泡沫样品放在一个加热器和一个散热器之间，并测量泡沫被压缩或放松时的温度和热流。它开始时有 1.2 毫米厚，像一个绝缘体，但当它被挤压到 0.2 毫米时，它的导热性能就会提高8倍。

在另一项实验中，该团队模拟了0到30°C（32到86°F）之间的真实环境温度，将石墨烯泡沫放置在模拟电子设备的热源上。结果同样令人惊喜——在整个环境温度范围内它稳定了设备的工作温度

该石墨烯设备就像电路中的一个电阻，但它改变的不是电流的流量，而是改变了允许通过的热量。未来，该系统可能对于手机、电脑等个人电子产品较为有用，也可能扩大到对温度特别敏感的电动汽车电池等更大系统。