華智能水凝膠助手機快速降溫

許多電子設備在長時間使用後出現溫度過高，如果無法及時散熱，可能會減慢設備的運行速度、損壞它們的元件，甚至導致電池爆炸或著火。針對這一問題，有科學家研發新的散熱技術。

據悉，武漢大學劉抗研究員、胡雪蛟教授聯合加州大學洛杉磯分校陳俊教授設計開發了一種簡單通用、有效的、低成本的水凝膠薄膜散熱技術，不僅可以快速幫助手機等電子設備降溫，還能夠回收餘熱轉化為電能。

由聚合物和水組成的水凝膠薄膜可以從智能手機，平板電腦和電腦的電池中吸收熱量，因此它們不會過熱。研究人員測試了手機電池，發現膠片的溫度下降了攝氏卅八度，一些廢熱也被轉化為可用於為設備供電的電能。

傳統的熱回收方法，如熱電模組，通常會增加額外的熱阻，反而阻礙了對散熱的要求，從而導致這些電子設備的核心部件溫度升高。到目前為止，研究人員可以分別實現高效散熱和廢熱回收，但尚不能在同一個電子設備系統中同時實現這兩個相互衝突的過程。

在先前成果的基礎上，研究人員製作了一種由聚丙烯醯胺作為框架，由水和特定離子填充而成的新型水凝膠。該水凝膠薄膜具有兩個重要的熱學性質，一是在環境條件下可以很好的保持自身水量，克服了傳統水凝膠在環境條件下使用會持續失水變乾的問題；二是當溫度升高時，該水凝膠薄膜會蒸發失去一部分水量，但當溫度降下來的時候，水凝膠薄膜又會從空氣中吸收水蒸氣使自己回復到初始狀態。當然，這些熱學性質僅僅實現了快速散熱的功能需求，而實際上，當水凝膠遇熱時，其中的離子會在電極之間傳遞電子，從而產生電流。

也就是說，智能水凝膠中的水和離子進行著兩個獨立的熱力學迴圈，當水凝膠附著在熱源上時，可以實現有效的蒸發冷卻，同時將部分廢熱轉化為電能。而且，該水凝膠還可以從周圍的空氣中吸收水分，以補充為了快速散熱而蒸發的水量。這種可逆性的精心設計，既解決了電子設備的快速散熱需求，又能夠盡可能地將回收多餘熱量。

胡雪蛟博士說：“降低溫度確保了電池的安全運行，所收集的電能足以監視電池或控制冷卻系統。”電池，燈和處理器產生的熱量降低了設備的效率，可靠性和使用壽命，並浪費了能源。水凝膠可以使經常使用智能手機的用戶免於必須定期購買新設備的情況，同時更加環保。

研究人員表示，他們的新設備尚未上市，但它將是第一個既可冷卻設備又可將廢熱轉化為電能的設備。研究結果發表在美國化學學會的《納米字母》雜誌上。

使用電子設備的時間過長會導致它們過熱，這可能會使它們減速，損壞其元件，甚至使其爆炸或著火。其中最引人注目的案例是二○一六年三星的Galaxy Note 7，由於缺陷導致電池產生過多的熱量並爆炸而不得不召回。

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