近日，中國科學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展。近年來，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特的電學和熱學性質(zhì)，在電池、氫存儲等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。化學氣相沉積生長的單層硫化鉬結(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。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。

        中國科學院工程熱物理研究所儲能研發(fā)中心對二硫化鉬薄膜的熱導率測量及整流效應(yīng)進行了研究。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率測量的懸空微電極，如圖1所示。結(jié)合諧波探測原理對單層硫化鉬薄膜面向熱導正反兩向進行測量，并獲得熱整流系數(shù)，如圖2所示。結(jié)果顯示，三個單層二硫化鉬樣品的熱導率與文獻中的數(shù)值接近，其熱整流系數(shù)值分別是10~13％，11~14％和69~70％。實驗證實了熱整流效應(yīng)與加熱功率無關(guān)，微/納米結(jié)構(gòu)的不對稱性是實現(xiàn)熱整流的重要原因。結(jié)合模擬計算揭示了硫化鉬薄膜熱整流效應(yīng)與樣品的不對稱性之間的構(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)研究工作受到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院科學人才計劃、中科院國際合作局國際合作計劃，以及分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)北京市重點實驗室的支持。相關(guān)研究成果發(fā)表ACS Applied Materials & Interfaces上。

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