近日，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所在單層硫化鉬薄膜熱整流研究中取得進(jìn)展。近年來(lái)，二維材料受到關(guān)注，如石墨烯，二硫化鉬和黑磷等。二硫化鉬薄膜因其獨(dú)特的電學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，在電池、氫存儲(chǔ)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景?；瘜W(xué)氣相沉積生長(zhǎng)的單層硫化鉬結(jié)構(gòu)，與用于電整流的二極管相似，因此在熱整流應(yīng)用中具有潛在優(yōu)勢(shì)。熱整流現(xiàn)象是傳熱系統(tǒng)中的一種特殊行為，其定義為在相同條件下，一個(gè)方向的熱流大于相反方向的熱流。熱整流效應(yīng)由于其在熱流定向傳輸中的潛在應(yīng)用而受到關(guān)注。

        中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所儲(chǔ)能研發(fā)中心對(duì)二硫化鉬薄膜的熱導(dǎo)率測(cè)量及整流效應(yīng)進(jìn)行了研究。研究人員采用掩膜版光刻技術(shù)制備了一種可用于低維材料熱導(dǎo)率測(cè)量的懸空微電極，如圖1所示。結(jié)合諧波探測(cè)原理對(duì)單層硫化鉬薄膜面向熱導(dǎo)正反兩向進(jìn)行測(cè)量，并獲得熱整流系數(shù)，如圖2所示。結(jié)果顯示，三個(gè)單層二硫化鉬樣品的熱導(dǎo)率與文獻(xiàn)中的數(shù)值接近，其熱整流系數(shù)值分別是10~13％，11~14％和69~70％。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了熱整流效應(yīng)與加熱功率無(wú)關(guān)，微/納米結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性是實(shí)現(xiàn)熱整流的重要原因。結(jié)合模擬計(jì)算揭示了硫化鉬薄膜熱整流效應(yīng)與樣品的不對(duì)稱(chēng)性之間的構(gòu)效關(guān)系（圖3所示），為二硫化鉬薄膜在熱整流器件及裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了重要基礎(chǔ)和依據(jù)。

        相關(guān)研究工作受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院科學(xué)人才計(jì)劃、中科院國(guó)際合作局國(guó)際合作計(jì)劃，以及分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。相關(guān)研究成果發(fā)表ACS Applied Materials & Interfaces上。

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