用电场“ trick ”让热量传递快了近3倍

发表于《PRX Energy》的一项研究揭示：对一类名为‘弛豫型铁电陶瓷’的材料施加电场（即‘极化’处理），能大幅改善其导热性能——沿电场方向的热传导效率提升近300%，相当于其他方向的近三倍。其核心机制在于，电场使材料内部微小电荷有序排列，从而显著抑制了携带热量的原子振动（即‘声子’）在传播过程中的散射；声子寿命因此延长，能在晶格中传播更远距离，就像疏通拥堵的高速公路，使热量传输更高效、更定向。研究团队在橡树岭国家实验室（ORNL）的散裂中子源开展实验，利用非弹性中子散射技术，首次直接观测到电场不仅加快了声子运动速度，更关键的是大幅延长了其存活时间——这是导热增强的主因。该成果有望推动无运动部件的固态电子制冷、废热发电、芯片级热管理及工业余热回收等技术发展。此前同类材料仅实现5%–10%的导热提升，本次突破源于对声子动力学的精准调控。