新型热开关：未来有望应用于电子器件！

导读

近日，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发出一项用于“开关”热流的新技术。

背景

在我们日常生活中，开关很常见，常用于控制各种技术产品和工程系统。机械开关，通常用于锁门和开门，或者用于选择汽车传动系统中的齿轮；电气开关，用于打开或关闭室内灯光；在更小的级别，以晶体管形式存在的电气开关，用于开关电子器件，或者在电路中控制逻辑信号。

（图片来源：维基百科）

（图片来源：维基百科）

创新

近日，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员开发出一项用于“开关”热流的新技术。描述研究这一成果的论文“毫米级的液态金属滴热开关（Millimeter-scale liquid metal droplet thermal switch）”发表于《应用物理快报（Applied Physics Letters）》杂志。

（图片来源：伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）

技术

长久以来，工程师们一直想要用开关控制热流，然而制造这种热开关是一件极具挑战性的事情。

该项目的联合领导人、机械科学与工程专业教授 William King 表示：“每当在高温区附近存在低温区的时候，就会产生热流。为了控制热流，我们在高温区和低温区之间，设计了一种特殊的热流路径，然后再设计一种在需要时断开热流路径的方法。”

项目的联合领导人、机械科学与工程系的助理教授 Nenad Miljkovic 表示：“这项技术是基于液态金属滴的运动。金属滴可以放置到连通热流的路径上，或者从热流路径中移除，从而限制热流。”

研究人员在一个仿造现代电子系统的系统中，演示了这项技术。在开关的一端，有一个代表电力电子元件的热源；在另一端，有一个用于除热的液态冷却系统。当开关打开时，研究人员能够以高于10 W/cm2 的热流密度除热；当开关关闭时，热流密度降低近100倍。

价值

这项研究为了我们带来一个非常新颖和独到的创意，它的主要价值在于：在电子系统中，控制热流将显著地改善系统性能和可靠性。当然，我们可以想象，这项技术还会有更多的应用场景。

未来

King 表示，下一步的研究，就是将开关和电力电子器件集成到一块电路板上。研究人员称，今年晚些时候，他们会有一个可以工作的原型设备。

关键字

开关、电路、热

参考资料

【1】https://engineering.illinois.edu/news/article/24499

【2】Tianyu Yang, Beomjin Kwon, Patricia B. Weisensee, Jin Gu Kang, Xuejiao Li, Paul Braun, Nenad Miljkovic, William P. King. Millimeter-scale liquid metal droplet thermal switch. Applied Physics Letters, 2018; 112 (6): 063505 DOI: 10.1063/1.5013623

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