最耐熱：能在326攝氏度下運行的計算機元件

研究者發明了迄今為止最熱的熱二極體，能在326攝氏度的溫度下運行。熱二極體可作為未來熱計算機的組成元件，能在當今電子計算機很快過熱並停機的溫度下運行。

掃描電鏡照片及圖示

內布拉斯加大學林肯分校機械與材料工程系助理教授Sidy Ndao和研究生Mahmoud Elzouka已將相關工作發表在近期的科學報道雜誌上。

Ndao說道：「我們已經證實該未來熱計算機的組成元件能在十分高的溫度下工作。某些從事電子冷卻研究的人有時候可能會想『要是完全停止冷卻電子設備會怎麼樣？』與電子工業不同，納米熱機(NanoThermoMechanical)存儲和邏輯設備使用熱能驅動來記錄和處理數據，因此能在傳統電子失效的嚴苛環境中運行。比如探索平均溫度超過400攝氏度的金星，以及為了石油和地熱能進行深入地球的鑽探。同樣重要的是該項技術提供了隨著熱電池發展，進行廢熱回收的可能。」

熱二極體的功能是使熱單方向流動，類似於電二極體僅允許電流單方向通過。這種控制熱流方向的能力使得二極體能產生兩種不同等級的信號，形成0和1二值邏輯的基礎。

新型熱二極體通過控制兩個平面的間距實現熱流的兩個不同等級：一個移動端和一個固定端。研究者展示了通過改變兩端的相對溫度，能改變兩者之間的間距，從而改變傳導熱能的總量，而這反過來又依賴於熱量流動方向。

這是首次利用四個因素之間的關係製造熱二極體——溫度，間距，熱傳導速率及熱傳導方向。

整個設備由24對移動和固定端組成，以及兩個鉑膜微加熱器獨立控制和測量每對端子的溫度。當固定端的溫度高於移動端，間距變大，熱傳導速率降低。當移動端溫度高於固定端，移動端靠近固定端，間距減小，熱傳導速率上升。

在此規模下，熱傳遞通過近場熱輻射的過程發生，其中的物理原理主要是兩個緊鄰平面之間的倏逝波隧道。這是首次在高溫下利用近場熱輻射操作熱二極體，曾經由於控制納米尺度間隔的技術挑戰難以實現。

測試顯示該熱二極體能在高達326攝氏度的溫度下運行，並且研究者期望通過優化設計能在更高的溫度下運行。

該方法的另一個好處是該熱二極體很容易實現，無需特殊材料，而是使用半導體工業中也有的標準技術。

[CliffBao via phys]

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！