來源 | Advanced Functional Materials原文 | https://doi.org/10.1002/adfm.202205016伴隨集成密度和功耗的快速增長(zhǎng)，散熱問題已成為電子、電池、太陽能電池和汽車等技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵障礙。散熱不良導(dǎo)致的溫度升高嚴(yán)重制約了器件的可靠性和耐用性。輔助附件和能源的使用限制了主動(dòng)冷卻方法的實(shí)施，如強(qiáng)制對(duì)流翅片、熱電冷卻器和電熱冷卻器等。被動(dòng)散熱，由于節(jié)能方式的優(yōu)點(diǎn)引起了廣泛的關(guān)注。銀、銅等金屬的導(dǎo)熱系數(shù)高，能有效散熱，但超低的紅外熱發(fā)射比(<0.03)嚴(yán)重限制了其輻射散熱能力。美國(guó)東北大學(xué) Yi Zheng 研究團(tuán)隊(duì)演示了一種通過改變氧化反應(yīng)時(shí)間、NaOH濃度和溶液溫度處理的化學(xué)氧化反應(yīng)，將“紅外-白”金屬(高紅外熱反射率)轉(zhuǎn)化為“紅外-黑”金屬(高紅外熱發(fā)射率)。該策略通過在金屬表面組裝納米結(jié)構(gòu)的金屬氧化物薄膜，利用金屬-氧化學(xué)鍵的強(qiáng)分子振動(dòng)，在紅外區(qū)域（2.5?20μm）上，形成具有0.95的高全向熱發(fā)射率（從0到60°），同時(shí)具有良好的熱機(jī)械穩(wěn)定性，從而優(yōu)化了自發(fā)散熱。金屬氧化物的薄層具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，在 2418 W m?2 的加熱功率下，“紅外-黑”鋁的溫度下降了 21.3℃，冷卻效率提高了17.2%。該表面光子工程策略與銅和鋼等其他金屬兼容，在電子，太陽能電池和電池的熱管理中顯示出廣袤應(yīng)用前景。研究成果以“Surface Photon-Engineered Infrared-Black Metametal Enabled Enhancement of Heat Dissipation”為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》期刊。
圖1. “紅外-黑”鋁的工作機(jī)理和制作工藝示意圖。
圖3. 加工變量對(duì)“紅外-黑”金屬鋁表面發(fā)射度的影響。
圖4. “紅外-黑”金屬鋁的光譜表征和熱力學(xué)穩(wěn)定性。
圖5. “紅外-黑”金屬鋁的增強(qiáng)輻射冷卻性能試驗(yàn)。
圖6. 增強(qiáng)的“紅外-黑”超鰭的輻射冷卻性能
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