休斯頓大學的研究人員開發出一種新方法，使熱量只能單向流動，這為工程師提供了前所未有的設備溫度控制能力。這項技術被稱為熱整流，可能會延長手機、電動車、衛星的電池壽命，甚至提高人工智能數據中心的效率。這項創新就像熱的二極管，允許能量向前移動，同時完全阻止反向流動。這解決了電子設備和能源系統中的一個主要挑戰，因為熱量通常向所有方向擴散，導致過熱並降低性能。
該團隊通過在磁場下放置半導體材料來實現這一點，這改變了能量在微觀層面上的移動方式。最終的結果是對輻射熱的精確控制，這是高壓環境下熱管理的一大進步。機械與航空工程助理教授趙博表示，這將是一項非常有用的技術，用於熱管理和建立輻射熱流的邏輯系統。例如，能夠在使用手機時，無論是在炎熱的環境中，都能將電池保持在舒適的溫度，而不至於過熱。
除了控制直線熱傳導，趙的團隊還在開發一種名為循環器的設備，這種設備使輻射熱在一個連續的循環中移動。趙解釋道，基本上有一側是熱的，一側是冷的，還有一個中間的部分。如果將其想像成一個三角形，熱量需要從表面一向表面二傳輸，再從表面二向表面三 — 無法從表面二返回表面一。這本質上創造了一個熱循環。
這項研究還延伸到傳導熱，彌補了理論工作與日常電子產品之間的差距。一項伴隨的研究顯示，材料中的非對稱熱導電性可以實現傳導熱整流，為微晶片和高性能電池提供了解決方案。這項技術在太空系統中也具有潛力，衛星必須在抵抗持續陽光的同時管理內部熱量。這可以使電子設備的熱量逃逸，同時阻擋外部熱量，提高可靠性並減少過熱的風險。
趙還建議，產生大量熱量的人工智能硬件也可能受益於這種方法，促進未來人工智能數據中心中更高效和穩定的運作。他表示，這是一項非常創新的技術，沒有人做過，因此我們對此感到非常興奮。目前，這些概念已經在理論上得以證明，團隊計劃開發實驗平台，以展示這一創新在實際中的應用，這將對消費技術、电動車和能源系統產生深遠影響。該研究的成果已發表在《物理評論研究》期刊上。
