低维材料中的声子相干热输运与安德森局域化

黄晓宇，倪宇翔

物理学报, 2026, 75(7):070708

doi: 10.7498/aps.75.20251791

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摘要：固体中的热传导传统上以声子散射主导的扩散机制为基础进行描述。然而，随着材料结构特征尺寸不断减小，热输运逐渐表现出明显的波动特征。在这种尺度下，多路径散射引发的相干干涉现象可能导致能量传播被显著抑制，从而产生类似电子安德森局域化的声子局域化行为。声子局域化不仅从基础物理角度揭示了热传导的波动本质，也为通过结构无序调控热传导提供了新的途径。本综述旨在系统总结低维材料中声子相干热输运及安德森局域化的物理机制、理论方法、材料体系表现及工程应用，为低维材料及无序体系中的声子热输运研究提供一个整体的认识框架。

芯片热设计模拟、测量技术及发展综述

周君年，周烽，岳圣瀛

物理学报, 2026, 75(7):070806

doi: 10.7498/aps.75.20251780

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摘要：随着集成电路技术向高功率密度、3D 集成电路及异构封装发展，芯片的热管理问题已成为限制芯片性能、可靠性及寿命的关键瓶颈。本文系统综述了芯片热设计中的数值模拟方法与实验测量技术，重点分析了现有技术在多尺度、多物理场耦合、界面热阻测量及高热流密度冷却中的瓶颈。首先介绍了宏观与器件级热模拟方法，如等效热路模型、有限元法及计算流体力学，并探讨了声子输运与分子动力学在微观尺度中的应用。随后，分析了红外热成像、热反射法、拉曼光谱和嵌入式传感器等实验手段的优势与挑战。本文还探讨了当前技术的局限性，包括计算量巨大、多尺度耦合不精确、实验设备昂贵以及冷却技术的物理极限。最后，提出了未来研究方向，特别是AI加速的热模拟、嵌入式微通道液冷、两相流冷却、新型高导热材料及多物理场协同设计等前沿技术，以推动芯片热管理技术向更高效、智能化方向发展。

宽禁带大功率电子器件结温测量技术

张静文，王帅，施尚，马鸣阳，王泽旭，郝梦龙

物理学报, 2026, 75(7): 070807

DOI: 10.7498/aps.75.20260106

CSTR: 32037.14.aps.75.20260106

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摘要：基于氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)以及氧化镓(Ga₂O₃)等材料的宽禁带大功率电子器件，凭借其卓越的功率密度和高频性能已广泛应用于功率电子和射频领域。然而，高功率密度所引发的强烈自热效应，导致器件结温显著升高，成为制约器件可靠性的关键挑战。为优化散热设计以及预测器件寿命，针对宽禁带半导体器件的结温提取与测量尤为重要。因此，本文综述了当前宽禁带半导体器件结温测量领域的主流技术，包括电学法、物理接触法及光学法三大类，并从基本原理、技术实现、测量精度及时空分辨率等多维度进行全面比较与深入评析。在电学法方面，主要介绍了基于温度敏感参数的测量原理与流程。在物理接触方法领域，系统梳理了扫描热显微镜以及温度传感器等技术的测量方式。针对光学测量方法，详细探讨了红外热成像、拉曼与热反射等非接触式技术的应用原理与特点。通过量化比较不同结温测量方法，为工程师和研究者在不同应用场景下选择合适的技术提供了具体指导。最后，总结了宽禁带半导体器件结温测量面临的未来挑战，并展望了多技术融合、新型探测方法带来的机遇。

离子热电池中热导调控的研究进展与展望

刘利利，张鼎，马儒军

物理学报，2025，74(17):178801

doi: 10.7498/aps.74.20250503

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摘要：近年来，随着人类对可持续能源技术需求的不断增长，离子热电池作为实现热能与电能直接转换的关键技术，在低品位热能回收与利用领域日益受到关注。在关键性能参数中，有效热导率(κ_eff)对维持热电池内部温度梯度和提高热电池整体能量转换效率具有重要的作用。然而，与广泛研究的热功率(S_tg)和电导率(σ)相比，κ_eff的系统性研究仍较薄弱。本综述系统地总结了离子热电池中热导调控的最新进展，重点分析电极材料、电解质组成及器件结构设计对热传导行为的影响机制。结合典型的材料设计和结构工程策略，探讨热传导在热电性能提升中的作用，全面总结当前该领域的研究成果。最后，展望材料优化、界面工程与热导表征等未来研究方向，旨在为高性能热电池的设计提供理论基础和技术支撑。

离散统一气体动理学格式及其多尺度导热应用

张创，郭照立

物理学报，2025，74(17):174702

doi: 10.7498/aps.74.20250694

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摘要：基于Boltzmann输运方程的数值模拟已成为研究多尺度粒子输运问题的一个有效方法，但是该方程的非线性、多尺度、高维度等特征对数值方法的稳定性、相容性、计算效率/精度、渐近保持性质提出了巨大挑战。近些年发展了诸多适用于任意克努森数的多尺度动理学方法，离散统一气体动理学格式便是其中之一。不同于传统直接数值插值格式，离散统一气体动理学格式通过动理学方程在时间和位置空间上的特征解重构网格界面处的分布函数，从而在一个数值时间步长尺度上耦合、累积和计算粒子输运和碰撞效应。基于将物理方程演化信息融入到数值方法构造过程中的思想，该方法的网格尺寸和时间步长不再受限于粒子平均自由程和弛豫时间，能够自适应地高效模拟从弹道到扩散极限的多尺度粒子输运问题。该方法基于有限体积法框架，已经成功应用于微纳尺度流动传热、高超声速飞行器、固体材料导热导电、辐射、等离子体和湍流等领域。本文主要针对该方法在多尺度热传导领域的发展进行综述及展望。

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