台灣之光 - 工程師

台大今天發表最新的研究成果，27歲的台大應屆碩士生蕭子綱，在台大凝態研究中心實驗
室發現一種前所未見的無損耗、無碰撞的「波動型」熱傳導現象，改寫教科書中傳統熱傳
導模型，對未來熱電材料的研發和熱能運用將有關鍵性影響，這項研究成果發表於7月份
國際頂尖奈米科技期刊《Nature Nanotechnology》。
台大凝態研究中心助理研究員張之威說，過去教科書中定義的傳統熱傳導現象，就像「把
奶精放入咖啡」，奶精間會彼此碰撞逐漸傳導擴散，但會破壞熱傳導本身的波動性質，造
成熱能無法像電子、光纖一樣的傳遞訊息。

但如今台大凝態研究中心突破困境，研究團隊發現，只要在室溫下，利用尋常的矽鍺半導
體，發現一種全新無損耗、無碰撞的波動型熱傳導現象。張之威比喻，波動型熱傳導就像
「發射子彈」，過程中不會有任何碰撞，也不會造成能量耗損，未來推廣應用的潛力相當
大。例如，可以讓手機、筆電更耐熱，增加使用效能。


註：傳統型熱傳導過程中，熱分子間會彼此碰撞，逐漸減少。波動型熱傳導過程中，熱分
子有如水波一層層傳遞，不受任何碰撞，不會損耗。

尋常矽鍺半導體 內有玄機

張之威指出，「矽鍺半導體」是一種應用很普遍的材料，因導熱效果材差，幾乎沒有人會
在這個材料上尋找熱傳導的波動現象。過去大多數專家尋找熱傳導波動現象，都會從鑽石
、石墨烯或奈米碳管等導熱良好的特殊材料中著手。

台大研究團隊發現，在一般室溫下的矽鍺半導體中，熱能經過「矽鍺奈米線」時，波動性
熱傳導現象能保持8微米長，比教科書中的4奈米長足足大了1000倍，甚至比鑽石或石墨烯
還長了十倍以上，顯示出熱能傳輸也能有無損耗、無碰撞的波動現象，令科學家為之驚豔
。

張之威解釋，矽鍺半導體本身的合金特性，禁止高頻熱能在奈米線上傳輸，而只允許極低
頻熱能在奈米線中跑，就像高速公路閘道管制功能，只允許載滿50人以上的客運在高速公
路上跑，高速公路上幾乎沒有車，自然不會發生車禍碰撞。

台大研究團隊之所以能發現異常的波狀熱傳導現象，背後功臣是蕭子綱，他在實驗室耐心
操作將近一年半，將一根根的奈米線釣到量測裝置上，才讓指導教授得以從實驗數據中發
現新現象。

蕭子綱9月將赴英國劍橋大學攻讀博士，他參與台大凝態中心「奈米物理實驗室」長達三
年，常在實驗室裡工作到深夜。這次論文發表，校方特別將他的名字掛在台大多名資深教
授前，肯定他的貢獻。

閱報秘書／熱傳導

【聯合晚報╱記者游婉琪╱整理】

傳統熱傳導屬於擴散現象，就好比把奶精加入咖啡中，奶精分子與咖啡分子間會彼此碰撞
，讓奶精分子逐漸擴散到整杯咖啡。熱分子正是經由類似碰撞過程，從高溫處傳遞到低溫
處。

波動型熱傳導則像是把石頭丟到水塘裡，水波會一層一層傳遞出去，是一種不受任何碰撞
，即可傳播熱能的現象，優點在於過程不會產生任何能量損耗。


http://mag.udn.com/mag/edu/storypage.jsp?f_ART_ID=464605

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