伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校的研究人員開發了一種新技術，用于“開啟”或“關閉”熱交換。研究結果發表在“ 應用物理快報 ”上的文章“毫米級液態金屬液滴熱敏開關”中。開關用于控制許多技術產品和工程系統。機械開關用于鎖定或解鎖車門，或用于選擇汽車傳動系統中的齒輪。電氣開關用于打開和關閉房間內的燈光。在較小規模的情況下，晶體管形式的電子開關用于打開和關閉電子設備，或在電路內路由邏輯信號。長期以來工程師一直希望有一種熱流開關，尤其是在控制熱流的電子系統中，可顯著提高系統性能和可靠性。
熱開關的示意圖顯示（a）液態金屬液滴與熱源和散熱器橋接的開態以及（b）液態金屬從通道中移出的關態。（c）制造的熱開關裝置的側視圖圖像。（d）基于1-D熱傳遞模型的ON和OFF熱阻電路。圖片版權：電力優化電熱系統中心。
然而，在制造這種熱開關方面存在重大挑戰。威廉國王安德森講座教授機械科學與工程系和項目共同負責人說：熱流量，只要有溫度較低的區域附近溫度較高的區域時，為了控制熱量流動，我們設計了熱區域和冷區域之間的特定熱流路徑，并在需要時創建了打破熱流路徑的方法。該技術基于液態金屬液滴的運動，機械科學與工程系助理教授兼項目共同負責人Nenad Miljkovic說：金屬液滴可以定位成連接熱流路徑，或遠離熱流路徑以限制熱流。研究人員在仿照現代電子系統建模的系統中展示了該技術。在開關的一側有一個代表功率電子元件的熱源，在開關的另一側有用于散熱的液體冷卻。
當開關打開時，它們能夠以超過10 W / cm2的溫度提取熱量。當開關斷開時，熱量流量下降了近100倍。除King和Miljkovic外，該論文的其他作者還包括Paul Braun，材料科學與工程Racheff教授以及材料研究實驗室主任; 以及來自機械科學與工程專業的楊天宇，Beomjin Kwon和Patricia B. Weisensee（現在是圣路易斯華盛頓大學的助理教授），材料科學與工程專業的Jin Gu Kang和Xuejiao Li。King說研究的下一步是將開關與電力電子器件集成在電路板上。研究人員今年晚些時候將有一個工作原型。
