人类的理想目标之一是就像控制电流一样，精确控制热传输。然而，目前仍然缺少一种高性能的热整流器或热二极管。目前，日本高级科学技术研究所（JAIST）的研究人员展示了一个很有前途的不对称石墨烯纳米网装置，该装置在低温下显示了高热整流效率。

热整流器在1936年首次面世。热整流器中来自一个方向的热通量比相反方向的热通量大，就像一个电二极管一样。传统的块体材料机制是基于两种不同材料的热导率对不同温度的依赖性。然而，大多数基于这种机制的演示结果显示，整流率很低，约为10%-20%。此外，在纳米级设备中，几乎不可能知道热整流器每个部分的热导率。在这种情况下，开发高性能热整流器的新策略是非常必要的。

由JAIST的Fayong Liu博士和Hiroshi Mizuta教授领导的一个声子研究小组与国家先进工业科学与技术研究所（AIST）的研究人员合作，证明了在低温（150K和250K）下，人们在不对称石墨烯纳米网器件上观察到热整流现象，其比率高达 60%。

他们将石墨烯纳米网铺满热通道一半以上的面积。纳米孔的直径约为6纳米，间距为20纳米。在“差示热分析”方法的帮助下，热通量测量不会受到通过悬浮通道的电子电流泄漏的干扰。研究的重点是这种新器件结构的声子传输特性。

研究员表示：“这项研究成果表明，石墨烯是在热管理实际应用方面的一个重大进展。它也是我们应用石墨烯建立一个更环保世界的重要里程碑。这项研究为提高热整流器的性能提供了一种系统方法，同时也为将其扩展到实际应用提供了可能。”

该研究论文题为"Thermal rectification on asymmetric suspended graphene nanomesh devices"，已发表在《Nano Futures》期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

论文原文：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2399-1984/ac36b5

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