热管理材料;彩色电子纸;通过皮肤为可穿戴设备充电。
热管理材料
加州大学洛杉矶分校的工程师们集成了一种新的热管理材料用HEMT芯片来展示这种材料的潜力。
该团队在2018年开发了砷化硼作为热管理材料，发现它在吸收和散热方面非常有效。
在最新的实验中，他们使用了由氮化镓制成的宽带隙晶体管，称为高电子迁移率晶体管(hemt)。当处理器以接近最大容量运行时，使用砷化硼作为散热器的芯片显示出从室温到近188华氏度的最大热量增加。这明显低于使用金刚石传播热量的芯片，其温度上升到约278华氏度，或使用碳化硅的芯片显示热量上升到约332华氏度。
原子分辨率下氮化镓-砷化硼异质结构界面的电子显微镜图像(来源:The H-Lab / UCLA)
“这些结果清楚地表明，与使用传统热管理材料的处理器相比，砷化硼器件可以维持更高的运行功率，”加州大学洛杉矶分校塞缪尔利工程学院机械和航空航天工程副教授胡永杰说。“我们的实验是在大多数现有技术都无法实现的条件下进行的。这一发展代表了新的基准性能，并显示出在大功率电子产品和未来电子封装中的巨大应用潜力。”
除了优良的导热性外，砷化硼还表现出较低的热传输阻力。
“当热量从一种物质跨越边界到另一种物质时，进入下一种物质的速度通常会减慢，”胡说。“我们的砷化硼材料的主要特点是它非常低的热边界电阻。这有点像高温只需要跨过马路牙子，而不是跳过障碍。”
研究人员说，这次演示为工业上采用砷化硼开辟了一条道路。他们还计划研究磷化硼作为一种隔热材料。
彩色电子纸
查尔姆斯理工大学和Linköping大学的研究人员正在研究一种可以显示颜色的屏幕在室外、强光环境下使用，功耗低。使用环境光代替背光，反射屏，也称为电子纸或电子纸。现在使用的手机通常只有黑白两色。
“要让反光屏幕与我们今天使用的高能耗数字屏幕竞争，图像和颜色必须以同样高的质量再现。这将是真正的突破。我们的研究现在展示了如何优化该技术，使其具有商业用途的吸引力，”查尔姆斯理工大学化学与化学工程系的博士生Marika Gugole说。
利用环境光的电子纸。查尔姆斯理工大学的一项新设计可以帮助生产电子阅读器、广告招牌和其他数字屏幕，具有最佳的色彩显示和最低的能源消耗。(来源:Marika Gugole/Chalmers)
该团队此前开发了一种多孔纳米结构材料，含有三氧化钨、金和铂，可以产生广泛的颜色。然而，超薄、灵活的屏幕并没有最佳的色彩质量。为了解决这个缺点，他们尝试颠倒设计。在前面的屏幕中，使其导电的组件被放置在像素化纳米结构之上。把图案翻转到下面，颜色就显示得更清楚了。
反光屏幕消耗的能量最少，对眼睛也不那么累。“我们开发这种反光屏幕(有时被称为‘电子纸’)的主要目标是找到可持续的节能解决方案。在这种情况下，能源消耗几乎为零，因为我们只是利用周围环境的环境光，”查尔姆斯大学化学与化学工程系教授安德烈亚斯·达林解释说。
研究人员计划致力于减少制造显示器所需的稀有金属的数量。应用包括电子阅读器、平板电脑和户外广告，他们对商业化的可能性持乐观态度。Dahlin说:“原则上，一个拥有合适技术能力的大型工业参与者可以在几个月内开始使用新技术开发产品。”
通过皮肤为可穿戴设备充电
马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员提出了一种方法为低功耗的可穿戴设备充电比如健身手环，不用摘下来。所提出的方法使用人体皮肤作为导体，将电力传输到该设备。
“为什么我们不能在办公桌、椅子和汽车方向盘等日常用品上安装仪器，让它们在用户与手表或任何可穿戴传感器互动的同时，通过人体皮肤无缝传输能量，为它们充电呢?”马萨诸塞大学阿默斯特信息与计算机科学学院助理教授、高级人类健康分析实验室主任sunhoon Ivan Lee说。“这样我们就可以激励人们去做睡眠跟踪之类的事情，因为他们再也不用把手表摘下来充电了。”
“在这个设备中，我们有一个连接到人体的电极，如果你想到的是一对红色和黑色电线的传统电池，你可以把它想象成红线，”马萨诸塞大学阿默斯特分校电气和计算机工程助理教授杰里米·古姆松解释说。传统的黑色电线建立在嵌入在可穿戴设备和仪表日常物体上的两块金属板之间，当能量载波信号的频率足够高(在数百兆赫范围内)时，它们通过周围环境耦合起来。
研究人员在三种场景中测试了他们的技术原型，在这三种场景中，每个人的手臂或手都与电源发射器接触，要么是在桌面键盘或笔记本电脑上工作，要么是在握着汽车方向盘时。
他们的研究表明，使用皮肤作为传输介质，大约0.5 - 1毫瓦的直流电(DC)被传输到腕戴设备上。这种少量的电力符合国际非电离辐射保护委员会(ICNIRP)和联邦通信委员会(FCC)制定的安全规定。
Gummeson说:“你可以想象，我们的技术传输的电量大致相当于你站在身体组成的天平上时通过人体传输的电量，因此对健康的风险最小。”
接触到电力发射器的人没有任何感觉。“这远远超出了人类实际能感知的频率范围，”李补充说。
该团队表示，虽然这款原型机目前无法产生足够的电量来持续运行Apple Watch等复杂设备，但它可以支持Fitbit Flex和小米Mi-Bands等超低功耗健身追踪器。他们的目标是在后续研究中提高能量转移率。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
留下回复