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Nat Commun：南大沈群東團(tuán)隊(duì)在芯片熱管理變革技術(shù)-三維導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)助力的低碳固態(tài)電制冷取得研究進(jìn)展

來(lái)源：南京大學(xué) 2022-10-18

導(dǎo)讀：近日，南京大學(xué)沈群東教授課題組在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高效芯片熱管理”變革性技術(shù)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，構(gòu)筑了鐵電聚合物和導(dǎo)熱材料的互穿網(wǎng)絡(luò)，將電卡性能和熱導(dǎo)率同步提高了2倍以上。

隨著5G芯片的高速發(fā)展，高效和精確的熱管理成為重大挑戰(zhàn)。經(jīng)典的被動(dòng)散熱系統(tǒng)利用空氣或液體的強(qiáng)制循環(huán)將熱量遞送到外部。固態(tài)電卡制冷先進(jìn)技術(shù)利用鐵電材料充/放電過(guò)程中可逆的溫度變化，可逆著溫度梯度搬運(yùn)熱量，具有零溫室效應(yīng)潛能、高效、系統(tǒng)緊湊等特點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)下極具發(fā)展?jié)摿Α?/span>

柔性的鐵電聚合物材料電卡性能優(yōu)異，然而導(dǎo)熱性能不佳，制冷需要的電場(chǎng)較高，降低器件長(zhǎng)期服役的穩(wěn)定性。在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“高效芯片熱管理”變革性技術(shù)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，沈群東教授課題組構(gòu)筑了鐵電聚合物和導(dǎo)熱材料的互穿網(wǎng)絡(luò)，將電卡性能和熱導(dǎo)率同步提高了2倍以上。在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，鐵電聚合物中的偶極傾向于有序化而釋放出熱量形成“熱點(diǎn)”。嵌入聚合物中的三維連續(xù)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)增加了可操縱偶極的數(shù)量，顯著降低制冷循環(huán)期間切換偶極取向狀態(tài)時(shí)所需的電能；同時(shí)開(kāi)辟了熱量高速傳導(dǎo)的通路，使冷/熱區(qū)域快速傳輸成為可能，解決了聚合物固有的低熱導(dǎo)帶來(lái)的界面接觸散熱緩慢的難題。團(tuán)隊(duì)還構(gòu)建了基于電卡智能材料和電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)制的芯片冷卻設(shè)備原型，為下一代智能微電子器件的精確定點(diǎn)熱管理提供了可行的解決方案。

相關(guān)論文在線發(fā)表在Nature Communications，博士生李明頂為該論文第一作者?；瘜W(xué)化工學(xué)院王曉亮教授和李劍老師參與了研究。沈群東教授課題組近年來(lái)專(zhuān)注于鐵電材料的電子和神經(jīng)醫(yī)學(xué)應(yīng)用（Adv. Mater. 2020, 32, 2003800；Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910323；Adv. Mater. 2016, 28, 10684；Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 3640）。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Thermal Management of Chips by a Device Prototype Using Synergistic Effects of 3-D Heat-Conductive Network and Electrocaloric Refrigeration

鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33596-z

參考資料：https://chem.nju.edu.cn/02/52/c12639a590418/page.htm

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