物理學家發現了一種傳導電能但不傳導熱量的金屬

研究人員已經發現了一種不傳導熱量的導電的金屬，一種非常有用的屬性，它違背了我們目前對導體工作原理的理解。

這種金屬與威德曼-弗朗茲定律相矛盾，它指出良好的電導體也將成比例地是良好的熱導體，這就是當你使用電器時會發熱的原因。

但是在美國的一個團隊已經表明，金屬二氧化釩（VO2）不是這樣，這種材料在68攝氏度（154華氏度）的溫度下從透明絕緣體切換到導電金屬的奇怪能力已經眾所周知。

這是一個完全意想不到的發現。這種意想不到的性能不僅改變了我們對導體的了解，而且它也可能非常有用，這種金屬可以用來將發動機和電器的浪費熱量轉換成電能，甚至創建更好的窗戶，保持建築物的涼爽。

研究人員已經知道少數其他材料的導電性能優於熱能，但是它們只能在零度以下的溫度下才會顯示這些性能，這使得它們對於實際應用都是非常不切實際的。

另一方面，二氧化釩通常是在遠高於室溫的溫度下的導體，這意味著它具有更實用的能力。

為了發現這個奇特的新屬性，團隊研究了電子在二氧化釩晶格中移動的方式，以及產生了多少熱量。

令人驚訝的是，他們發現，這可能是由於該材料中的電子的熱導率比由威德曼-弗朗茲定律預言量小10倍。

其原因似乎是電子移動通過材料的同步方式。

電子彼此一致地移動，非常像流體，而不是像正常金屬中的單個粒子。對於電子，熱力是隨機運動的。正常金屬有效地傳輸熱量，因為存在許多不同的可能的微觀結構，單個電子可以在其間跳躍。

相比之下，二氧化釩中電子協調的行進帶狀運動對熱傳遞是有害的，因為存在較少的可用於電子隨機跳躍的結構。

有趣的是，當研究人員將二氧化釩與其他材料混合時，他們可以「調整」電和熱的量，這對於未來的應用可能是非常有用的。例如，當研究人員將金屬鎢加入到二氧化釩中時，它們降低了材料變成金屬的溫度，並且使其成為更好的熱導體。

這意味著二氧化釩可以幫助從系統中散發熱量，僅在其達到一定溫度時傳導熱量。在達到溫度之前，它只是一個絕緣體。

二氧化釩還具有在30攝氏度（86華氏度）透明的獨特能力，但隨後反射高於60攝氏度（140華氏度）的紅外光，同時保持對可見光透明。這意味著它甚至可以用作窗戶塗層，降低溫度，而不需要空調。

這種材料可以用來幫助穩定溫度，通過調整其導熱性，該材料可以在炎熱的夏天有效地自動散熱，因為它具有高導熱性，但在寒冷的冬天防止熱損失，因為在較低的溫度下具有低導熱性。

在進一步商業化之前，需要對這種令人費解的材料進行更多的研究，但是我們現在知道這些奇怪的性質在室溫下存在於材料中是非常令人興奮的。