The Innovation Webinar #206 | 刘晨晗：固态热调控的晶格设计
Abstract当前，热流逐渐呈现强时变和瞬态冲击等非稳态特征，热失控已成为热管理核心瓶颈，传统依赖固定导热能力的散热方式难以适应。现有热调控多依赖静态结构微扰或接触/非接触切换，且局限于单一物理机制。此类方法在机理层面存在局限：一方面，静态结构微扰难以覆盖整个声子谱，调控范围有限；另一方面，机械或热应力易引发材料疲劳与界面接触退化，循环寿命不足千次。因此，这类方法无法满足非稳态热流动态调控的需求，亟需探索全新的热调控原理与实现路径。本报告围绕“晶格设计调控热输运”这一主线，介绍利用外场驱动晶格结构演化实现导热系数动态调控的研究进展，包括位移型相变、有序—无序相变以及反铁电—铁电相变等典型机制。进一步引入准同型相界设计，通过构筑多相共存体系并诱导其向单相结构转变，实现更强的晶格重构与更大范围的热输运调控。在此基础上，系统分析传统热开关调控范围受限的根本原因，指出现有相变主要涉及晶格畸变和对称性变化，而化学键类型及原子间相互作用本质保持不变，因此对声子输运的调控能力有限。针对这一瓶颈，提出并实现离子键—共价键转变驱动的热开关新机制，通过化学键键型重构显著改变原子间作用力、声子谱及散射行为，实现超过两个数量级的导热调控，为非稳态热流主动调节提供新的物理图像与材料设计范式。