美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）与俄亥俄州立大学和安费诺公司勾结，发现对一种陶瓷材料施加电场可以让热量在一个方向上的流动效率提高近三倍。这项发表在《PRX Energy》上的研究挑战了我们所知道的一切关于热传输的知识——或者至少，它挑战了一些长期以来的假设。

秘密在于声子，那些微小的原子振动，像一条非常拥挤的地铁一样携带热量。当施加电场时，与电场方向相同振动的声子寿命更长，传播更远，而侧向振动的声子则干脆放弃。结果呢？热量沿着电场方向传播的速度几乎是其他方向的三倍。

“能够控制热量流动的速度和方式，可能会导致更高效管理热能的设备，”ORNL博士后研究员Puspa Upreti说，语气暗示她已经梦想着更好的冷却系统。

该团队使用了一类称为弛豫基铁电体的陶瓷，它们基本上是材料界的酷孩子——当暴露在电场中时，它们的微小电荷排列整齐，不再散射声子。为了观察实际情况，他们在散裂中子源部署了先进的非弹性中子散射，因为当你想观察原子振动时，就要拿出大中子枪。

“早期对块状铁电材料的研究实现了5%到10%的适度热导率改进，而新的测量显示增强接近300%，”领导实验的ORNL高级研究员Michael Manley说。这是三倍的增加，甚至让研究人员感到惊讶，他们显然期待的是更礼貌的推动。

已故的俄亥俄州立大学Joseph Heremans教授设计了热导率实验，他会感到自豪。他的博士生Delaram Rashadfar指出：“Heremans教授总是强调首先信任数据，然后让理论跟上。”明智的建议，尤其是当数据说：“嘿，我们刚刚把热流提高了三倍。”

这一突破可能导致固态冷却系统、热-电转换器和更好的芯片电子设备——基本上任何过热需要冷静的东西。这项研究得到了DOE基础能源科学项目的支持，因为显然连政府也希望其电子设备不再过热。