热能控制进入可编程时代:日本科学家研发出类电脑内存的控热新材料

作者: Tatyana Hurynovich

热能控制进入可编程时代:日本科学家研发出类电脑内存的控热新材料-1
热量从右侧被吸收,升高了结构的温度,随后向左辐射,冷却结构。来源:Osaka Metropolitan University

一支国际研究小组在热能管理领域取得了突破性进展。这种新型材料不仅能够导热或隔热,还能“记忆”相关设置,并重定向热辐射,且无需持续供能即可运行。

热管理领域的一场革命

到目前为止,热辐射控制一直遵循互惠原则,即材料吸收和辐射热量的方式完全相同。这一根本性的局限限制了“智能”温控系统的开发。

大阪公立大学工学研究科的冈本晃一(Koichi Okamoto)教授和村井俊介(Shunsuke Murai)博士找到了解决方案。他们研发出一种结合了两种材料特性的装置:

1. 磁光材料 —— 其特性随磁场的作用而改变

2. GST相变材料(锗锑碲合金) —— 能够在不同的物理状态之间切换

这些组件共同构成了一个系统,研究人员可以根据需要引导热辐射方向,自由开启或关闭该模式,最重要的是,即使在电源切断后也能保留原有设置

“我们让热能变得更聪明”

“我们让热辐射的行为变得更加‘智能化’。在工作模型中实现这些功能,为开发新一代高效红外辐射器、热能设备、传感器和光子存储技术铺平了道路,”村井博士解释道。

冈本教授补充道:

“我们的最终目标是开发出紧凑型设备,能够像电子电路控制电流一样,主动控制热辐射。”

该技术将应用在哪些领域?

这项技术为以下几个研究方向开辟了前景:

🔹 智能红外传感器 —— 为医疗、安全和工业领域提供更精确、更节能的传感器

🔹 下一代能源系统 —— 能够以最小损耗重新分配热量的设备

🔹 光子存储器 —— 利用光和热而非电荷来存储信息,有望提供更快的速度和更高的可靠性

🔹 建筑热调节 —— 用于墙壁和窗户的“智能”材料,可根据温度自动进行调节

为什么这项研究如此重要?

如今,电子产品的微型化正逼近物理极限。科学家们正在寻找处理和存储信息的替代方法。利用热和光代替电能可能成为此类解决方案之一。

此外,高效的热能管理对于应对气候变化至关重要。那些能减少能量浪费并更好地利用热能的设备,将有助于降低全球资源消耗。

该研究发表于2026年,已经引起了材料科学、能源和光子学领域专家的关注。

来源:大阪公立大学,ScienceDaily,2026年7月

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  • Incredible new material makes heat programmable

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