［本站讯］近日，机电与信息工程学院郭春生教授团队与墨尔本皇家理工大学贾宝华院士团队合作，在国际权威期刊Small(IF: 13.3)发表题为“Ultrafast unidirectional on-chip heat transfer”的研究论文，展示团队在光学和热学交叉领域的最新成果。在这项研究中，山东大学机电与信息工程学院硕士研究生杨珺博为文章第一作者，郭春生教授，皇家墨尔本理工大学副教授林瀚、教授贾宝华为通讯作者，山东大学为第一完成单位。

基于硅基谷光子晶体的微尺度单向超快辐射传热与传统导热传递的示意图。（上图为辐射热流在红外波段通过拓扑波导单向传播至散热器(红色箭头)，在完美真空环境中实现飞秒级时间尺度的热传递；下图为相同热源条件下毫秒级时间尺度的传导传热过程。）

有效且快速的热传输对于提升电子元器件的性能和运行稳定性至关重要。然而，热超材料等现有热操控方法难以实现快速和单向的热流控制，且导热材料中存在的缺陷会显著降低热导率，从而严重影响传热性能。为解决上述问题，本文通过数值模拟提出了一种利用硅基谷光子晶体(VPC)在微尺度上通过热辐射实现超快、单向热传递的全新方法。在红外波段范围内，本文的方法展现了显著的热整流效应，能够确保热量沿设计路径进行高效传输，传输效率超过95%。此外，VPC固有的鲁棒单向传输特性能够使热量传输免受缺陷影响，克服了传统导热方法因材料缺陷导致的设备过热、性能下降和能源浪费等问题。更重要的是该设计可以实现从热源到热沉的单向热传，不受热源及热沉温度差的影响，避免了由于热沉温度过高导致热源无法散热的问题。同时，该设计还完全兼容CMOS工艺，适用于集成光电子设备。

杨珺博，山东大学机电与信息工程学院2022级机械工程专业硕士研究生，在读期间，以第一作者身份在SCI期刊上发表学术论文1篇，合作申请国家发明专利4项；

郭春生，山东大学机电与信息工程学院教授，博士生导师。主要从事微纳制造与能源科学研究，在eLight、Nano energy、Small、Carbon、International Journal of Heat and Mass Transfer、International Communications in Heat and Mass Transfer等期刊发表论文20余篇，承担山东省重点研发计划（科技示范工程）——“核动未来”科技示范工程一期“核能供热及海水淡化关键技术研究和应用示范”课题，主持山东省重点研发计划等各级计划项目20余项，以第一发明人身份授权国家发明专利100余项，荣获威海市青年科技奖等。

贾宝华院士和郭春生教授带领的埃米材料与纳米制造中心聚焦国际上热学、光子学等学科交叉研究领域中的热点问题，在航天热控环路热管、薄膜热电材料、冷却辐射薄膜技术、海水淡化等方向取得了丰硕的研究成果。近年来，团队在eLight、Nano energy、Carbon、Small等国际顶级期刊发表多篇论文，并指导本科生科研团队在互联网+、挑战杯、节能减排等重要科技竞赛中获奖百余项。

Small，由WILEY出版社主办，是国际公认的纳米材料领域顶级学术期刊，是涵盖材料科学、化学、物理、工程、医学和生物学等领域的纳米和微观学科的顶级多学科期刊之一，2023年影响因子为13.3。