只有10个原子厚的隔热罩，但能很有效的保护电子设备！

智能手机、笔记本电脑和其他电子设备释放出的过多热量会令人讨厌，但除此之外，还会导致故障，在极端情况下，甚至会导致锂电池爆炸。为了预防这些弊病，工程师们经常将玻璃、塑料甚至多层空气作为隔热材料，以防止微处理器等发热部件造成损害或令用户不安。现在，斯坦福大学科学家已经证明，几层原子厚度的材料，像一张张纸一样叠放在热点上，可以提供和厚100倍玻璃一样的隔热效果。

 

其研究成果发表在《科学进展》期刊上，电气工程教授，资深作者埃里克·波普(Eric Pop)表示：在短期内，更薄的隔热层将使工程师们能够使电子设备比今天的设备更小型，性能更好，我们正以一种全新的方式，看待电子设备中的热量。从智能手机或笔记本电脑感受到的热量，实际上是一种听不见的高频声音。如果这听起来很疯狂，那么考虑一下基本的物理原理。电流以电子流的形式通过电线，当这些电子运动时，与所经过材料的原子发生碰撞。

 

 

每一次这样的碰撞，一个电子都会引起一个原子振动，而电流流动得越多，碰撞就发生得越多，直到电子敲打原子，就像无数个锤子敲打无数个钟一样——除了这种振动以远远超过听觉阈值的频率穿过固体材料，产生我们感觉像热一样的能量。将热视为声音的一种形式，激发了斯坦福大学研究人员从物理世界中借鉴一些原理。从在斯坦福大学KZSU 90.1 FM做电台DJ的日子起，研究人员Pop就知道音乐录音棚很安静，因为厚厚的玻璃窗挡住了外面的声音。

 

 

类似原理也适用于今天电子产品的防热罩，如果更好的隔热是唯一关心的问题，研究人员可以简单地借用音乐工作室的原理，增加热屏障。解决方案是从安装多窗格窗户的业主那里学来的一个小技巧，让室内变得更温暖、更安静。该论文的第一作者、博士后学者萨姆·瓦兹里(Sam Vaziri)说：我们采用了这一想法，创造了一种绝缘体，它使用几层原子厚度的材料（即二维材料），而不是一层厚厚的玻璃，二维薄材料是一个相对较新的发现。

 

 

直到15年前，科学家们才能够将一些材料分离到如此薄的层中。第一个被发现的例子是石墨烯，这是一种单层碳原子，自从发现以来，科学家们一直在寻找和实验其他片状材料。斯坦福大学研究小组使用了一层石墨烯和另外三种类似薄片的材料（每层材料有三个原子的厚度）制成了只有10个原子厚的四层绝缘体。尽管绝缘体很薄，但很有效，因为原子热振动被抑制了，当通过每一层时，会损失大部分能量。为了使纳米隔热层切实可行，研究人员将不得不寻找一些大规模生产技术。

 

 

在制造过程中向电子元件喷射或以其他方式沉积原子薄层材料，但在开发更薄绝缘体的目标背后，隐藏着一个更大的野心：科学家们希望有一天能像现在控制电和光那样控制材料内部的振动能量。当把固体中的热理解为声音的一种形式时，一个新的声电子学领域正在出现，这个名字来源于电话、留声机和语音学后面的希腊语词根。很多关于如何控制电力的知识，对光的掌握也越来越好，但才刚刚开始了解如何控制在原子尺度上表现为热的高频声音。