北京
原文發表于 《科技導報》2026年第11期科技新聞-卓越亮點
讓芯片邊降溫邊發電
圖片來源：攝圖網
當下人工智能、5G與深空探測產業快速發展，芯片集成度持續攀升，芯片工作產熱激增，傳統風冷、水冷、熱管等散熱技術都需要額外消耗電能，大型數據中心散熱能耗甚至占到總耗電量1/2以上，海量芯片余熱直接散失，造成巨大能源浪費。
2026年6月2日，中國科學院長春光學精密機械與物理研究所和長春工業大學聯合攻關的片上熱資源利用技術取得突破，科研團隊依托水伏發電機體系，打造既能無源給芯片降溫、又能把廢熱轉化為可用電能的一體化器件。
這項技術的核心中間層是一款生物基復合氣凝膠材料，僅36.1 mg凝膠就能吸附近377 mg的水汽，兼顧優異導熱與強吸濕能力。器件采用表面改性鋁電極和ZIF-67復合碳布雙電極結構。凝膠吸附空氣中水汽后，內部無機鹽解離形成鈉離子、氯離子，在電極作用下定向移動產生電流；而芯片運行產生的熱量會加快離子水解，進一步提升發電效率，形成產熱助力散熱、熱量轉化電能的良性循環。該器件工藝穩定性出色，6組器件并聯輸出電流36.12 mA、串聯電壓可達4.3 V，能夠直接驅動小型用電元件。
研究團隊在Intel G3220商用處理器上完成商業CPU芯片實測應用驗證，器件組貼附芯片表面后，CPU滿載溫度從93℃降至60℃以內，有效解決高溫降頻問題；并且，器件在電熱損耗突出的深紫外LED芯片上也有突出表現，236 nm深紫外LED光電轉化效率偏低，空載數秒內溫度就能突破80℃，加裝熱利用器件后，芯片溫度穩定控制在40℃以下，系統整體能源利用率大幅提升610.7%，余熱轉化的電能存入離子電池后，能夠反向驅動LED工作，實現能源閉環利用。
（來源于 中國科技期刊卓越行動計劃入選 期刊：《Light: Science & Applications》，2026，15，261 ）
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