香港科技大学（科大）工程学院的研究人员开发了一种可持续且可控的策略来控制界面传热，为提高电子、电子、医疗等各种应用中的环保冷却性能铺平了道路。建筑物和太阳能电池板。

该团队的研究工作，题为“Direct Observation of Tunable Thermal Conductance at Solid/Porous Cystalline Solid Interfaces Induced by Water Adsorbates”，于近期发表发表在自然通讯。该团队由周教授领导，包括他的博士生。学生王光、范宏钊、李家旺，以及科大机械与航空航天工程系副系主任李志刚教授。

作为有效需求冷却由于全球气温不断上升，解决方案不断增长，世界各地的科学家一直在积极探索更有效的节能冷却技术。与主动冷却相比，这完全取决于能源消耗在运行时，被动冷却依靠自然过程和设计原理来减少热量并保持舒适的温度，并且能耗低或无能耗。因此，这种方法因其环保性和零电特性而引起了研究人员的广泛兴趣。

一个新兴的研究领域是使用被动冷却金属有机骨架（MOF），这是一种多孔材料，可以捕获水蒸气来自空气，可用于提高室温空间冷却应用的能源效率。

然而，MOF 通常表现出低导热率，使它们成为不良的热导体。此外，MOF 中吸附水分子的存在进一步降低了其有效导热率。这一限制使得操纵 MOF 固有的热传输特性来增强其冷却性能的空间很小。

为了解决这个问题，世界各地的研究人员将注意力转向 MOF 与其接触的材料之间的界面散热。各种方法，包括使用粘合层、纳米结构、化学改性和自组装单层，已被用来增强界面热导（ITC）。然而，合成或制造具有精确原子控制的缓冲层是一项具有挑战性的任务，限制了这些方法的潜在应用。

科大机械与航空航天工程系周延光教授领导的研究团队在其开创性工作中提出了一种可持续可控的策略，利用水吸附过程来控制接触基材与典型MOF之间的界面传热。

通过全面的频域热反射 (FDTR) 测量和分子动力学(MD) 模拟，他们证明了接触基底和 MOF 之间的 ITC 显着改善。ITC 从 5.3 MW/m 增加²K 至 37.5 兆瓦/米²K，代表增强约7.1倍。在其他 Au/MOF 系统中也观察到了有效的增强。

研究小组将这种改进归因于 MOF 内吸附的水分子促进了致密水通道的形成。这些通道作为额外的热通道，显着增强了界面上的热能传递。

利用团队开发的频域直接分解方法进一步分析发现，吸附的水不仅激活了高频振动，而且增加了基底和MOF之间振动态密度的重叠，从而增强了MOF的热能耗散。基底到 MOF，突出了吸附水分子的桥效应。

“这项创新研究不仅为 MOF 和其他材料之间的热传输提供了新的见解，而且还为提高涉及 MOF 的冷却应用的性能带来了巨大的希望。通过利用水吸附过程，我们的团队在控制界面热量方面取得了突破周教授说：“转移，为更高效的冷却技术铺平了道路。”