随着5G芯片的高速发展，高效和精确的热管理成为重大挑战。经典的被动散热系统利用空气或液体的强制循环将热量递送到外部。固态电卡制冷先进技术利用铁电材料充/放电过程中可逆的温度变化，可逆着温度梯度搬运热量，具有零温室效应潜能、高效、系统紧凑等特点，在实现双碳目标下极具发展潜力。

柔性的铁电聚合物材料电卡性能优异，然而导热性能不佳，制冷需要的电场较高，降低器件长期服役的稳定性。在国家重点研发计划"高效芯片热管理"变革性技术重点专项的支持下，沈群东教授课题组构筑了铁电聚合物和导热材料的互穿网络，将电卡性能和热导率同步提高了2倍以上。在电场驱动下，铁电聚合物中的偶极倾向于有序化而释放出热量形成"热点"。嵌入聚合物中的三维连续导热网络增加了可操纵偶极的数量，显著降低制冷循环期间切换偶极取向状态时所需的电能；同时开辟了热量高速传导的通路，使冷/热区域快速传输成为可能，解决了聚合物固有的低热导带来的界面接触散热缓慢的难题。团队还构建了基于电卡智能材料和电磁驱动机制的芯片冷却设备原型，为下一代智能微电子器件的精确定点热管理提供了可行的解决方案。

相关论文在线发表在Nature Communications，博士生李明顶为该论文第一作者。化学化工学院王晓亮教授和李剑老师参与了研究。沈群东教授课题组近年来专注于铁电材料的电子和神经医学应用（Adv. Mater. 2020, 32, 2003800；Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910323；Adv. Mater. 2016, 28, 10684；Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 3640）。

文献信息

标题：Thermal Management of Chips by a Device Prototype Using Synergistic Effects of 3-D Heat-Conductive Network and Electrocaloric Refrigeration

链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-33596-z