BAs. 이 값은 지금까지 보고된 동위원소가 농축된 c-BAs에서 확인된 열전도율 중 최고치이다. 실험 연구와 ab initio 계산을 함께 수행하여, 결정의 높은 품질과 재현성을 검증하였다. 동위원소가 농축된 BAs의 비정상적으로 높은 열전도율은 반도체적 특성과 결합되어, 반도체 소자 및 전자 패키징 응용에서 열 관리 성능을 향상시킬 수 있는 중요한 잠재력을 지닌다.

BAs. 이 값은 지금까지 보고된 동위원소가 농축된 c-BAs에서 확인된 열전도율 중 최고치이다. 실험 연구와 ab initio 계산을 함께 수행하여, 결정의 높은 품질과 재현성을 검증하였다. 동위원소가 농축된 BAs의 비정상적으로 높은 열전도율은 반도체적 특성과 결합되어, 반도체 소자 및 전자 패키징 응용에서 열 관리 성능을 향상시킬 수 있는 중요한 잠재력을 지닌다.

페로브스카이트 태양전지에서 풀러렌 기반 층간층을 n-도핑하면 열전도도/전기전도도 및 에너지 준위 정렬을 개선함으로써 열 방출과 전하 추출이 향상되며, 이는 광전 변환 성능과 안정성을 증진시킨다.

높은 전기전도도와 낮은 열전도도를 동시에 제공하는 고급 고분자 소재는 차세대 전자 및 단열 기술에 필수적이다. 기존의 전략은 대체로 열적으로 절연하는 고분자에 전기적으로 전도성인 필러를 혼입하지만, 격자 또는 전자 수송의 증가로 인해 열전도도가 원치 않게 상승하는 문제를 초래하는 경우가 많다. 본 연구에서는 디메틸 설폭사이드(DMSO)와 속이 빈 유리 미세구(hollow glass microspheres, HGMs)를 포함하는 PEDOT/PSS 기반 고분자 복합 재료 시스템을 개발하고, 열적·전기적·열역학적(thermomechanical) 특성을 고찰하였다. 고분자 필름 재료의 열적 특성은 펌프-프로브 분광법을 사용하여 PEDOT:PSS와 유리 간 계면 열전달을 규명하기 위해 정확하게 측정하였다. PEDOT:PSS에 2 vol % DMSO와 27 vol % HGM을 첨가한 결과, 270 S cm–1의 높은 전기전도도와 0.62 W m–1 K–1의 낮은 열전도도를 얻었다. 펌프–프로브 측정 결과, 고분자 기지와 HGM 사이의 계면 열전도도(interfacial thermal conductance, ITC)는 PEDOT:PSS의 전기적 특성과 무관한 것으로 나타났다. 실험 결과는 전기적 및 열적 전도도 모두에 대해 이론적 모델링과 우수한 일치성을 보였다. 또한 디지털 이미지 상관법(digital image correlation)을 사용하여 대기 조건 하에서 고분자 복합재의 온도 의존적 치수 안정성을 평가하였다. 가공이 용이하고 높은 전기전도도와 낮은 열전도도의 독특한 조합을 지닌 이 고분자 기반 복합재는 전자기기, 센서 및 단열 응용 분야에서 상당한 잠재력을 가진다.

질화붕소 인화물(Boron phosphide, BP)은 높은 열전도도, 뛰어난 기계적 강도, 우수한 화학적 및 열적 안정성으로 인해 전자 기기용 유망한 열 확산(heat-spreading) 소재로 부상하고 있다. 본 연구에서는 시간영역 열반사(time-domain thermoreflectance) 방법을 이용하여 100–300 K의 온도 범위에서 동위원소가 농축된 10BP와 11BP의 열전도도를 실험적으로 측정하였다. 실온에서 10BP와 11BP의 측정 열전도도는 각각 550 및 580 W/m·K이다. 10BP는 전 온도 범위에 걸쳐 11BP보다 약간 높은 열전도도를 보인다. 이러한 차이는 포논 분산(phonon dispersion)의 차이와 동위원소에 의해 유도되는 포논 산란의 영향에 기인한다. 본 연구는 BP의 열수송 특성을 향상시키는 데 있어 동위원소 정제(isotope purification)의 역할을 강조하며, 고전력 전자 응용 분야에서 효과적인 열 관리(thermal management) 소재로서의 잠재력을 뒷받침한다.

무정질 재료에서 열 수송을 이해하는 것은 건물, 차량, 항공우주 및 음향 기술을 포함한 광범위한 응용 분야에서 매우 중요하다. 그럼에도 불구하고 무정질 구조에서 열 운반자(carrier)의 기본 거동은 여전히 충분히 규명되지 않았으며, 평균 자유 경로가 약 1 nm인 국소화된 진동 모드에 기인한다고 흔히 간주되어 열 기능을 공학적으로 설계하는 데 상당한 어려움을 초래한다. 본 연구에서는 메조다공성 실리카에 대한 실험적 측정과 몬테카를로 시뮬레이션 및 머신러닝 모델을 이용한 원자 수준 분석을 수행하여 나노아키텍처(nanoarchitecture)와 유효 열전도도 사이의 관계를 정량화한다. 합리적인 화학적 합성 및 초고속 분광(ultrafast spectroscopy) 측정을 통해 10 nm 미만의 영역에서 강한 크기 의존성이 관찰되며, 이때 다공성 및 기공 크기의 영향을 설명하지 못하는 고전적 푸리에(Fourier) 열전도 이론이 적용되지 않는다. 이러한 확산 수송과의 일탈은 비전파(non-propagating) 모드뿐 아니라 전파(propagating) 진동 모드의 기여가 유의미함에 기인하며, 결과적으로 무정질 실리카에서 열 운반자의 평균 자유 경로가 비정상적으로 길고 탄도(ballistic) 열 수송이 나타남을 시사한다. 또한 무정질 실리카의 기초 진동 모드는 스펙트럼 의존적 볼츠만 수송 방정식(spectral-dependent Boltzmann transport equation) 시뮬레이션과 머신러닝 퍼텐셜을 이용한 분자역학으로 추가로 조사하였으며, 실험 결과와의 일치도가 양호함을 확인하였다. 본 연구는 메조다공성 실리카에서 나노스케일로 조절된 열 수송 특성에 대한 유용한 통찰을 제공하며, 열 절연 재료의 합리적 설계에 대한 새로운 기회를 열어준다.