研究前沿：Nature-极端各向异性的范德华热导体

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集成电路的致密化，对热管理策略和高导热材料提出了更高要求。最近开发具有热传导各向异性的材料，可以沿快轴方向去除热点并沿慢轴提供隔热。然而，大多数人工设计的热导体，其各向异性比远小于天然各向异性材料中的各向异性比。今日，瑞典哥德堡查尔姆斯理工大学物理系Paul Erhart，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料科学与工程系和材料研究实验室David G. Cahill和芝加哥大学Jiwoong Park团队在Nature上发文，报道了基于随机层间旋转的大面积范德华薄膜，制备极端各向异性的热导体，其在 MoS2 中产生接近 900 的室温热各向异性比，这是有史以来最高的热各向异性比之一。这是通过阻碍平面热传输的层间旋转实现的，而长程层内结晶度保持高平面内热导率。实验测量了 MoS2 (57 ± 3 mW m − 1 K − 1) 和 WS2 (41 ± 3 mW m − 1 K − 1) 薄膜，在平面方向上的超低热导率，利用分子动力学模拟揭示了，一维玻璃状热传输。相反，这些 MoS2 薄膜的面内热导率接近单晶值。各向异性薄膜覆盖纳米制造的金电极，可防止电极过热并阻止热量到达设备表面。该研究在结晶层状材料中建立了层间旋转，为工程导向热传输提供了新的维度。

图 1：r-TMD 薄膜的结构。

图 2：r-MoS2 的平面热性能。

图 3：r-MoS2 薄膜的面内热性能和热各向异性。

图 4：Au 电极上 r-MoS2 薄膜的温度曲线和散热器效率。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-021-03867-8

https://doi.org/10.1038/s41586-021-03867-8

本文译自“Nature”。

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