導熱率最差的材料

2011/02/10 | 未分類 |

Original publish date:Jan 29, 2007

編輯 John C. H. Chen 報導

科學家發現二硒化鎢(WSe2)的熱傳導率大約是熱傳導率最好的鑽石的十萬分之一,是世界上熱傳導率最低的材料。

一般來說,熱傳導率最差的材料(或稱為熱絕緣體)是所謂的多孔狀材料,例如保麗龍。但是許多應用卻需要熱絕緣體具有夠高的密度,這時保麗龍便不是個好選擇。

熱在晶體中是以聲子的狀態傳遞。因此如果晶體的結構相當規律,那麼生子便可以輕易的傳播到遠處,也就是具有高的熱傳導率。反之,如果晶格在原子結構的的規律性很差,聲子很快就會在晶格中將能量消耗掉,這時物質的熱傳導率自然就很差。

University of Oregon的化學系教授David C. Johnson發現二硒化鎢薄膜的熱傳導率比單晶態的二硒化鎢更差,而且這個薄膜的熱傳導率大概只有熱傳導率最好的鑽石的十萬分之一。這個新材料不但具有像多孔狀物質般的熱傳導率,更重要的,它的密度夠高,大概跟銅差不多。他們發現,二硒化鎢的結構是多層膜的結構,而每層二硒化鎢在熱傳導的方向都旋轉了些許的角度,因此晶格就相當不對稱。而這個材料更奇怪的是對他的表面進行離子蝕刻已破壞薄膜的二微結構,結果竟然是增加這個材料的熱傳導率。

對應用而言,熱傳導率低的材料表示系統中的熱並不易散失,換句話說,就是系統的能量轉換會更有效率。因此這個新材料的出現,還有相關的技術,將很有可能對提高能源的使用效率,及其他相關領域。

原始論文
Ultralow Thermal Conductivity in Disordered, Layered WSe2 Crystals
Science 19 January 2007: Vol. 315. no. 5810, pp. 351 – 353

參考來源:

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