发现六方硫化物材料的巨大热导率跳跃效应

科技日报记者（记者吴长峰）从中科院合肥研究所获悉，固体研究所国家功能材料物理与器件研究所研究员童鹏课题组和计算物理与量子材料研究部张永生研究员课题组在六方硫化物中发现了巨大的温度驱动热导率跳跃效应，并给出了理论解释。该材料体系易于合成，原料环保，在主动热流控制领域具有潜在的应用价值。

目前，大约 90% 的能源使用涉及热量的产生和处理。因此，有效控制热传导对于提高能源利用效率，实现节能减排和可持续发展具有重要意义。材料的导热系数是决定其导热系数的关键因素之一。但是，如果材料的导热系数随温度变化，则可以根据导热系数的差异实现对热流的独立控制。近年来，此类材料受到了研究人员的广泛关注。

研究人员发现，六方硫化物的热导率在从低温反铁磁性到高温顺磁性的相变过程中发生了可逆的跳跃，最大变化率可以超过200%，这是很多高于镍钛。典型的固体导热突变材料，如合金。为了阐明热导率突变的物理机制，研究人员计算了硫化镍的电子能带结构，结合求解玻尔兹曼输运方程，发现相变温度以上的顺磁态是一种金属较大的电子导热系数。研究人员使用少量金属银将六方硫化物硫化镍粘合在一起。通过与基板形成纳米过渡层，金属银对热应力具有良好的缓冲和释放作用，显着提高了材料的脆性，同时也提高了材料的脆性。提高材料的机械加工性能和热循环稳定性。

当环境寒冷时，六方硫化物材料的低导热性可以延缓热量散失，起到保温作用；并且在炎热的环境中，六方硫化物材料的高导热性有助于热量快速消散，防止设备过热，可以用来保持电池和芯片的最佳工作温度。这种材料还可以与具有相反热导率和温度依赖性的材料结合使用，以构建热二极管。

来源：科技日报