熱能管理邁向可程式化:日本科學家研發出如同電腦記憶體般調控能量的新型材料

作者: Tatyana Hurynovich

熱能管理邁向可程式化:日本科學家研發出如同電腦記憶體般調控能量的新型材料-1
熱量從右側被吸收,使結構升溫,然後向左方輻射,冷卻結構。來源:Osaka Metropolitan University

一支國際研究團隊在熱能管理領域取得了重大突破。這種新型材料不僅能傳導或阻隔熱能,還具備「記憶」設定、重新定向熱輻射的功能,且無需持續消耗電力即可運作。

熱管理領域的革命性進展

長久以來,熱輻射的控制一直受限於互惠原則,即材料吸收與輻射熱能的方式必須一致。這項基本物理限制,過去始終阻礙著智慧型溫控系統的開發。

大阪公立大學工學研究科的岡本晃一教授與村井俊介博士現已找出解決方案。他們研發出一種結合兩類特殊材料的新型裝置:

1. 磁光材料——其物理特性會隨磁場的影響而改變。

2. 相變材料 GST(鍺銻碲)——能在不同的物理狀態之間進行切換。

透過整合這些組件,研究人員能根據需求將熱輻射導向特定方向,隨意開啟或關閉該模式,最重要的是,即使在電源關閉後也能保留設定。

「讓熱能行為更具智慧」

「我們讓熱輻射的運作變得更加『聰明』了。」村井博士解釋道:「在實際運行模型中實現這些功能,將為新一代高效紅外線發射器、熱能裝置、感測器以及光子記憶體技術開闢道路。」

岡本教授進一步補充:

「我們的最終目標是開發出微型裝置,能像電子電路控制電流一樣,主動控制熱輻射的流動。」

這項技術將應用於何處?

此項技術為多個領域開闢了廣闊的應用前景:

🔹 智慧紅外線感測器——為醫療、安全及工業領域提供更精確且節能的感測元件。

🔹 新一代能源系統——能以極低損耗重新分配熱能的裝置。

🔹 光子記憶體——利用光與熱而非電荷來儲存資訊,可望提升處理速度與可靠性。

🔹 建築溫控——用於牆壁或窗戶的智慧材料,能根據氣溫自動進行調節。

為什麼這項研究至關重要?

如今電子產品已逐漸逼近微型化的物理極限。科學家正不斷尋求處理與儲存資訊的替代方案。利用熱與光來取代電力,可望成為其中一項關鍵的解決途徑。

此外,高效的熱能管理對於對抗氣候變遷也至關重要。透過減少能量浪費並提升熱能利用效率的裝置,將有助於降低全球資源的消耗。

這項研究已於 2026 年發表,並引起了材料科學、能源與光子學領域專家的高度關注。

資料來源:大阪公立大學、ScienceDaily,2026 年 7 月

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