導(dǎo)讀

日本東京工業(yè)大學(xué)（Tokyo Tech）的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在室溫條件下簡單地將病毒水溶液蒸發(fā)變干，可將無毒性的細(xì)絲狀病毒組裝成散熱材料薄膜。這項發(fā)現(xiàn)有望闡明電子器件中新的熱輸運(yùn)機(jī)制。

背景

分子鏈的無定形排列，降低了導(dǎo)熱聲子的平均自由程。因此，過去有機(jī)聚合物通常認(rèn)為是低導(dǎo)熱性的，不利于電氣或者電子設(shè)備的快速散熱。

為了提高其導(dǎo)熱性，科學(xué)家通過“ 定向處理”（orientation processing）共價鍵，讓分子朝著同一方向?qū)R，或者混合無機(jī)材料，從而改善熱輸運(yùn)。

創(chuàng)新

然而，還有其他方法可以提高有機(jī)聚合物的導(dǎo)熱性嗎？近日，日本東京工業(yè)大學(xué)（Tokyo Tech）的研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在室溫條件下簡單地將病毒水溶液蒸發(fā)變干，可將無毒性的細(xì)絲狀病毒組裝成散熱材料薄膜。這項發(fā)現(xiàn)有望闡明電子器件中新的熱輸運(yùn)機(jī)制。

如下圖所示：(a) 噬菌體 （b）薄膜中噬菌體的六角形組裝結(jié)構(gòu)

（圖片來源：參考資料【2】）

技術(shù)

Toshiki Sawada 助理教授 和Takeshi Serizawa教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊主要研究了，在一個寬泛的范圍內(nèi)（從納米到宏觀）組裝這種結(jié)構(gòu)，也稱為分層組裝[1]。這種分層組裝可在自然系統(tǒng)中觀察到。分層組裝結(jié)構(gòu)以這樣的一種方式制備，隨著水溶液的蒸發(fā)，分子在水溶液的外圈堆積（也稱為咖啡環(huán)效應(yīng)[2]），從而制備出絲狀病毒組裝的薄膜。結(jié)果，薄膜邊緣的熱擴(kuò)散率可增加到與無機(jī)玻璃相媲美的一個值，并且促進(jìn)了分層組裝的生物大分子[3]的利用。

（圖片來源：參考資料【2】）

（圖片來源：參考資料【2】）

術(shù)語解釋如下：

[1] 分層組裝：一種普通的組裝結(jié)構(gòu)，覆蓋的范圍從分子級（納米）到宏觀級（毫米）。

[2] 咖啡環(huán)效應(yīng)：是指當(dāng)一滴咖啡滴落桌面時，外圈快速蒸發(fā)，引起咖啡顆粒物質(zhì)在外圈聚集，形成一個環(huán)狀漬圈。

[3] 生物大分子：在自然系統(tǒng)中觀察到的聚合物，也稱“生物高分子”。

價值

迄今為止，定向控制與無機(jī)材料混合，被認(rèn)為有助于提高有機(jī)聚合物材料的導(dǎo)熱性。然而，在室溫下通過絲狀病毒水溶液蒸發(fā)制備病毒薄膜，有望帶來一種更便于在溫和條件下構(gòu)造散熱材料的新方法，且無需特殊操作。未來，它將有助于開發(fā)由病毒和各種天然的分子組成的電氣和電子設(shè)備。