近日，“2023年度江苏省行业领域十大科技进展”遴选结果发布，南京师范大学能源与机械工程学院刘晨晗教授团队联合东南大学完成的“零碳智能热管理器件热开关”成果入选环境能源领域十大科技进展。

随着消费电子、新能源电池和5G等新技术的普及应用，电子器件的功率密度不断攀升，导致功耗和热流密度不断升高，由此引发的热管理问题严重制约了电子器件的寿命、性能和安全性，如动力锂电池的热失控风险和半导体芯片的热损伤问题。

“紧扣上述科技难题，我们团队依托国家自然科学基金、江苏省双碳专项、江苏省自然科学基金等项目，系统开展了零碳智能热管理器件热开关的关键材料和技术研究。”刘晨晗教授介绍，团队重点研究并创建了电场作用下热开关性能调控的理论分析方法、热开关材料的制备技术、热开关性能的原位测试技术和热开关工作可靠性的测试技术共4大关键技术。

“团队将反铁电—铁电相变与热调控结合，以上述关键技术为核心，成功研制出低压驱动的高开关比、长寿命和超快响应的新型固态热开关原型器件。”刘晨晗介绍，该热开关工作时只需简单调整外部电场大小，没有运动部件，能耗小，可方便快速集成到不同的系统中，满足不同热调控场景的需求，且可用来与电卡材料等结合应用在热泵、发电和制冷等领域。该项目是固态热调控技术的一大突破，填补了国内铁电热开关的空白，增强了热调控领域的国际话语权和国家竞争力。

近年来，“前沿颠覆性低碳技术创新行动”被列为科技支撑碳达峰碳中和实施方案十大行动之一，“热开关”成果满足颠覆性低碳技术创新需求，为实现国家“双碳”战略目标提供全新解决方案。