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Nat Commun：南大沈群東團隊在芯片熱管理變革技術-三維導熱網絡助力的低碳固態電制冷取得研究進展

來源：南京大學      2022-10-18
導讀：近日，南京大學沈群東教授課題組在國家重點研發計劃“高效芯片熱管理”變革性技術重點專項的支持下，構筑了鐵電聚合物和導熱材料的互穿網絡，將電卡性能和熱導率同步提高了2倍以上。
隨著5G芯片的高速發展，高效和精確的熱管理成為重大挑戰。經典的被動散熱系統利用空氣或液體的強制循環將熱量遞送到外部。固態電卡制冷先進技術利用鐵電材料充/放電過程中可逆的溫度變化，可逆著溫度梯度搬運熱量，具有零溫室效應潛能、高效、系統緊湊等特點，在實現雙碳目標下極具發展潛力。

柔性的鐵電聚合物材料電卡性能優異，然而導熱性能不佳，制冷需要的電場較高，降低器件長期服役的穩定性。在國家重點研發計劃“高效芯片熱管理”變革性技術重點專項的支持下，沈群東教授課題組構筑了鐵電聚合物和導熱材料的互穿網絡，將電卡性能和熱導率同步提高了2倍以上。在電場驅動下，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”。嵌入聚合物中的三維連續導熱網絡增加了可操縱偶極的數量，顯著降低制冷循環期間切換偶極取向狀態時所需的電能；同時開辟了熱量高速傳導的通路，使冷/熱區域快速傳輸成為可能，解決了聚合物固有的低熱導帶來的界面接觸散熱緩慢的難題。團隊還構建了基于電卡智能材料和電磁驅動機制的芯片冷卻設備原型，為下一代智能微電子器件的精確定點熱管理提供了可行的解決方案。
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相關論文在線發表在Nature Communications，博士生李明頂為該論文第一作者?；瘜W化工學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專注于鐵電材料的電子和神經醫學應用（Adv. Mater. 2020, 32, 2003800；Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910323；Adv. Mater. 2016, 28, 10684；Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 3640）。

文獻信息

標題：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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