香港科技大學（科大）工程學院的研究人員開發了一種可持續且可控的策略來控制界面傳熱，為提高電子、電子、醫療等各種應用中的環保冷卻性能鋪平了道路。物和太陽能電池板。

該團隊的研究工作，題為“Direct Observation of Tunable Thermal Conductance at Solid/Porous Cystalline Solid Interfaces Induced by Water Adsorbates”，於近期發表發表在自然通訊。該團隊由周教授領導，包括他的博士生。學生王光、範宏釗、李家旺，以及科大機械與航空航天工程系副系主任李志剛教授。

作為有效需求冷卻由於全球氣溫不斷上升，解決方案不斷成長，世界各地的科學家一直在積極探索更有效的節能冷卻技術。與主動冷卻相比，這完全取決於能源消耗在運行時，被動冷卻依靠自然過程和設計原理來減少熱量並保持舒適的溫度，並且能耗低或無能。因此，這種方法因其環保性和零電特性而引起了研究人員的廣泛興趣。

一個新興的研究領域是使用被動冷卻金屬有機骨架（MOF），這是一種多孔材料，可以捕獲水蒸氣來自空氣，可用於提高室溫空間冷卻應用的能源效率。

然而，MOF 通常表現出低導熱率，使它們成為不良的熱導體。此外，MOF 中吸附水分子的存在進一步降低了其有效導熱率。這項限制使得操縱 MOF 固有的熱傳輸特性來增強其冷卻性能的空間很小。

為了解決這個問題，世界各地的研究人員將注意力轉向 MOF 與其接觸的材料之間的界面散熱。各種方法，包括使用黏合層、奈米結構、化學改性和自組裝單層，已被用來增強界面熱導（ITC）。然而，合成或製造具有精確原子控制的緩衝層是一項具有挑戰性的任務，限制了這些方法的潛在應用。

由科大機械與航空航天工程系周延光教授領導的研究團隊在其開創性工作中提出了一種可持續可控的策略，利用水吸附過程來控制接觸基材與典型MOF之間的界面傳熱。

透過全面的頻域熱反射 (FDTR) 測量和分子動力學(MD) 模擬，他們證明了接觸基底和 MOF 之間的 ITC 顯著改善。ITC 從 5.3 MW/m 增加²K 至 37.5 兆瓦/米²K，代表增強約7.1倍。在其他 Au/MOF 系統中也觀察到了有效的增強。

研究小組將這種改進歸因於 MOF 內吸附的水分子促進了緻密水通道的形成。這些通道作為額外的熱通道，顯著增強了界面上的熱能傳遞。

利用團隊開發的頻域直接分解方法進一步分析發現，吸附的水不僅激活了高頻振動，而且增加了基底和MOF之間振動態密度的重疊，從而增強了MOF的熱能耗散。突顯了吸附水分子的橋樑效應。

「這項創新研究不僅為MOF 和其他材料之間的熱傳輸提供了新的見解，而且還為提高涉及MOF 的冷卻應用的性能帶來了巨大的希望。透過利用水吸附過程，我們的團隊在控制界面熱量方面取得了突破週教授說：“轉移，為更高效的冷卻技術鋪平了道路。”