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欧盟“ENGIMA”项目助力计算机和智能手机更加节能
2020-01-09

[物理学组织网站20191月6日报道]纳米材料(NMs)因其更高的强度、更轻的重量、更好的导电性和化学反应活性等特性,被广泛应用于信息通信技术、能源和医药等领域。例如,目前已经成功地合成了具有不同尺寸、结构和化学成分的纳米管、纳米棒和纳米线,在机械、机电、电气和光电设备中均有应用。

纳米材料是指至少一个外部尺寸在1 纳米到100纳米之间,或者内部结构在100 纳米及以下的材料,它在下一代移动电话、计算机芯片、电池、自动装置和机器人技术中扮演着至关重要的角色。因此,了解纳米材料的结构和电气性能在特定应用中所具有最佳性能是很重要的。科学家和工程师们越来越关注于开发高效能的纳米材料。但是,纳米材料变得越小,它们就越难以管理信息处理过程中产生的热量。

欧盟资助的“ENGIMA”项目(具有超强附磁压电和多热功能的纳米结构工程)一直在致力于解决这些问题。该项目旨在探索“纳米结构多功能材料的结构-性能关系”。根据欧洲委员会网站上的一篇文章,“(ENGIMA)致力于解决如何在极小的尺度上高效地重新分配电流的问题,利用纳米技术的突破,开启了直到几年前还不可能实现的新可能性和应用。”

正如其所述,参与该项目的研究人员“开发了一种永久性的静态负电容器”,这种装置直到大约十年前仍被认为是不可能的。在此之前,研究人员提出的负电容器的设计都是在一个临时、瞬态的基础上工作的,但该项目工程师开发的负电容器是第一个作为稳态可逆装置工作的。

这篇文章还补充道:“我们提出的方法利用了铁电材料的特性,这种材料具有可以被外部电场逆转的自发极化。增加正电容器上的电荷会增加电压。然而,对于负电容器来说,增加正电容器上的电荷会使电压降低。”这两种电容器的组合“可以使电流分配到需要更高电压的电路区域,而整个电路则在较低电压下运行。”这是一个至关重要的进展,因为它有助于解决影响传统计算电路性能的过热问题。“ENGIMA”项目的首席研究员Igor Lukyanchuk说:“基于这项研究,我们正在开发一个实用的平台,以实现超低功耗的信息处理设备。”

处理器性能的提高意味着智能手机和其他各种电子系统将变得更加节能。“ENGIMA”项目计划于2021年底结束,该项目还将帮助科学家为未来的光伏材料设计新的纳米结构。欧盟委员会的这篇文章表示:“ENGIMA的成果有望为高科技产业带来重大的新机遇和可能性,尤其是在解决当前的能源消耗和收集问题方面,可以应用至许多领域。”(国家工业信息安全发展研究中心  刘彧宽)

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