无毒的丝状病毒：有助于电子设备快速散热！

导读

日本东京工业大学（Tokyo Tech）的研究团队发现，在室温条件下简单地将病毒水溶液蒸发变干，可将无毒性的细丝状病毒组装成散热材料薄膜。这项发现有望阐明电子器件中新的热输运机制。

背景

分子链的无定形排列，降低了导热声子的平均自由程。因此，过去有机聚合物通常认为是低导热性的，不利于电气或者电子设备的快速散热。

为了提高其导热性，科学家通过“ 定向处理”（orientation processing）共价键，让分子朝着同一方向对齐，或者混合无机材料，从而改善热输运。

创新

然而，还有其他方法可以提高有机聚合物的导热性吗？近日，日本东京工业大学（Tokyo Tech）的研究团队发现，在室温条件下简单地将病毒水溶液蒸发变干，可将无毒性的细丝状病毒组装成散热材料薄膜。这项发现有望阐明电子器件中新的热输运机制。

如下图所示：(a) 噬菌体 （b）薄膜中噬菌体的六角形组装结构

（图片来源：参考资料【2】）

技术

Toshiki Sawada 助理教授 和Takeshi Serizawa教授带领的团队主要研究了，在一个宽泛的范围内（从纳米到宏观）组装这种结构，也称为分层组装[1]。这种分层组装可在自然系统中观察到。分层组装结构以这样的一种方式制备，随着水溶液的蒸发，分子在水溶液的外圈堆积（也称为咖啡环效应[2]），从而制备出丝状病毒组装的薄膜。结果，薄膜边缘的热扩散率可增加到与无机玻璃相媲美的一个值，并且促进了分层组装的生物大分子[3]的利用。

（图片来源：参考资料【2】）

（图片来源：参考资料【2】）

术语解释如下：

[1] 分层组装：一种普通的组装结构，覆盖的范围从分子级（纳米）到宏观级（毫米）。

[2] 咖啡环效应：是指当一滴咖啡滴落桌面时，外圈快速蒸发，引起咖啡颗粒物质在外圈聚集，形成一个环状渍圈。

[3] 生物大分子：在自然系统中观察到的聚合物，也称“生物高分子”。

价值

迄今为止，定向控制与无机材料混合，被认为有助于提高有机聚合物材料的导热性。然而，在室温下通过丝状病毒水溶液蒸发制备病毒薄膜，有望带来一种更便于在温和条件下构造散热材料的新方法，且无需特殊操作。未来，它将有助于开发由病毒和各种天然的分子组成的电气和电子设备。