科學家發現兼具低熱導率和高剛性的新材料—新聞—科學網

2020-12-01 科學網

 

中國科學院金屬研究所研究員李昺和張志東等科研人員與合作者發現，二磷化銅（CuP2）晶體兼具高聲速和低熱導率，與常規低熱導率材料低聲速、材料較軟的特點形成了鮮明反差。相關研究結果10月15日發表於《自然—通訊》。

據悉，高熱導率材料在製冷系統散熱、電子元器件熱管理等方面具有重要應用，而低熱導率材料則常常用來構建絕熱環境。電子、磁振子、晶格均可導熱，晶格作為固體材料最基本的導熱載體，其聲速越大，熱導率也越大。

已有的研究發現層狀晶體材料二磷化銅（CuP2）具有與經典半導體材料砷化鎵（GaAs）相仿的聲速，但熱導率卻低一個數量級。針對這一反常行為，金屬所科研人員利用美國橡樹嶺國家實驗室散裂中子源（SNS）的衍射儀POWGEN、日本高能同步輻射裝置（SPring-8）的BL04B2譜儀、澳大利亞核科技組織（ANSTO）的飛行時間譜儀Pelican和熱中子三軸譜儀Taipan，系統研究了該晶體的晶格動力學，從原子層次揭示了這一反常行為來源於Cu原子對的弱鍵合局域振動模式（rattling振動模）。

在該研究中，科研人員呈現了完整的晶格動力學圖像，為深入理解材料的反常熱傳導行為提供了保證。這一新材料的發現有望在同時具有良好剛性和絕熱性的場合得到應用。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-19044-w

 

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