金(jin)屬研究(jiu)所李昺研究(jiu)員(yuan)和張志東研究(jiu)員(yuan)等科研人員(yuan)與(yu)(yu)合(he)作者一同發現，二磷(lin)化銅晶體兼(jian)具高(gao)聲速(su)(su)和低熱導(dao)(dao)率(lv)，與(yu)(yu)常規低熱導(dao)(dao)率(lv)材(cai)料低聲速(su)(su)、材(cai)料較軟的特點(dian)形成了鮮明反差。這一研究(jiu)結果于(yu)10月15日(ri)在《自(zi)然通訊》發表。

　　高熱(re)(re)導(dao)率材料(liao)在(zai)制冷系統散熱(re)(re)、電子元器件(jian)熱(re)(re)管理等方面(mian)具有重(zhong)要應用，而低熱(re)(re)導(dao)率材料(liao)則常常用來構建(jian)絕熱(re)(re)環境。電子、磁振(zhen)子、晶(jing)格(ge)(ge)均(jun)可導(dao)熱(re)(re)，晶(jing)格(ge)(ge)作為固體(ti)材料(liao)最基本的導(dao)熱(re)(re)載體(ti)，其(qi)聲速越大(da)，熱(re)(re)導(dao)率也(ye)越大(da)。

　　研究發現(xian)層(ceng)(ceng)狀(zhuang)晶(jing)體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)二(er)磷化銅具有(you)與經典半導體(ti)材(cai)(cai)(cai)料(liao)砷化鎵相仿(fang)的(de)聲(sheng)速，但(dan)熱導率卻低一(yi)(yi)個數(shu)量級。針對(dui)這一(yi)(yi)反(fan)常行為(wei)，科研人員利用(yong)(yong)非(fei)彈性中子散(san)射(she)技術(shu)系統研究了該(gai)(gai)晶(jing)體(ti)的(de)晶(jing)格(ge)動力(li)(li)學，從原(yuan)子層(ceng)(ceng)次揭示了這一(yi)(yi)反(fan)常行為(wei)來源于銅原(yuan)子對(dui)的(de)弱鍵合(he)局(ju)域振動模式(rattling振動模)。該(gai)(gai)研究中科研人員呈現(xian)了完(wan)整(zheng)的(de)晶(jing)格(ge)動力(li)(li)學圖像，為(wei)深入理解材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)反(fan)常熱傳導行為(wei)提供(gong)了保(bao)證。這一(yi)(yi)新材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)發現(xian)有(you)望在同時具有(you)良好剛性和(he)絕(jue)熱性的(de)場(chang)合(he)得到(dao)應用(yong)(yong)。

　　金屬所(suo)科(ke)研人(ren)員利用美國(guo)橡樹嶺國(guo)家實驗(yan)室散(san)(san)(san)裂(lie)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)源(SNS)的(de)(de)衍射(she)(she)(she)儀(yi)POWGEN，研究(jiu)了材料(liao)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)結(jie)構(gou)。二(er)磷化銅(tong)具(ju)有層狀(zhuang)結(jie)構(gou)，磷原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)構(gou)成的(de)(de)網絡和銅(tong)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)層交替排(pai)列。特(te)別(bie)地(di)，銅(tong)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)兩(liang)兩(liang)形成了孤(gu)立的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)對(dui)，原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)對(dui)間(jian)(jian)距離較(jiao)遠。利用日本高能同步輻(fu)射(she)(she)(she)裝置(SPring-8)的(de)(de)BL04B2譜(pu)儀(yi)，獲(huo)得了材料(liao)的(de)(de)對(dui)分(fen)布函數，分(fen)析表(biao)明該(gai)體(ti)系(xi)不存在(zai)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)無序，從而排(pai)除了原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)無序對(dui)聲(sheng)(sheng)(sheng)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)散(san)(san)(san)射(she)(she)(she)作用。科(ke)研人(ren)員生(sheng)長了大塊單晶(jing)(jing)(jing)，綜(zong)合(he)運用澳大利亞核科(ke)技組(zu)織(ANSTO)的(de)(de)飛行(xing)時間(jian)(jian)譜(pu)儀(yi)Pelican和熱中(zhong)子(zi)(zi)(zi)(zi)三軸譜(pu)儀(yi)Taipan，選(xuan)定(200)、(022)和(111)三個布里淵區，系(xi)統研究(jiu)了材料(liao)的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)格(ge)動(dong)力(li)學(xue)，實驗(yan)得到的(de)(de)色(se)散(san)(san)(san)關(guan)系(xi)與(yu)第一性(xing)原(yuan)(yuan)(yuan)理(li)計算結(jie)果完全(quan)吻合(he)。在(zai)晶(jing)(jing)(jing)格(ge)動(dong)力(li)學(xue)上(shang)，銅(tong)原(yuan)(yuan)(yuan)子(zi)(zi)(zi)(zi)對(dui)呈(cheng)現弱(ruo)鍵(jian)(jian)合(he)局域振動(dong)模(mo)式(shi)(shi)(shi)。該(gai)模(mo)式(shi)(shi)(shi)在(zai)低(di)溫下頻率約為11meV，隨(sui)著溫度升高，急劇軟化，表(biao)現出強(qiang)烈(lie)的(de)(de)非簡(jian)諧性(xing)。在(zai)色(se)散(san)(san)(san)關(guan)系(xi)上(shang)，發現了反交叉(anti-crossing)特(te)征，表(biao)明這種(zhong)弱(ruo)鍵(jian)(jian)合(he)局域振動(dong)模(mo)式(shi)(shi)(shi)強(qiang)烈(lie)散(san)(san)(san)射(she)(she)(she)縱向聲(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)聲(sheng)(sheng)(sheng)子(zi)(zi)(zi)(zi)。由于聲(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)聲(sheng)(sheng)(sheng)子(zi)(zi)(zi)(zi)是導(dao)熱的(de)(de)主要(yao)參與(yu)者，尤(you)其是縱向聲(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)聲(sheng)(sheng)(sheng)子(zi)(zi)(zi)(zi)。因此，該(gai)模(mo)式(shi)(shi)(shi)對(dui)縱向聲(sheng)(sheng)(sheng)學(xue)聲(sheng)(sheng)(sheng)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)散(san)(san)(san)射(she)(she)(she)導(dao)致較(jiao)低(di)的(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)子(zi)(zi)(zi)(zi)壽命，抵(di)消了高聲(sheng)(sheng)(sheng)速對(dui)熱導(dao)率的(de)(de)貢獻，這是造成該(gai)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)具(ju)有低(di)熱導(dao)率的(de)(de)直接原(yuan)(yuan)(yuan)因。

推薦您閱讀粉體行業資訊、了解工業產品技術、熟悉更多超微粉碎產品百科知識，助您選設備不求(qiu)人。