世界上最差的指挥家可能会改变气候危机

您可能知道，金属杯中的热茶比泡沫中的热茶更难拿起。这是某些材料比其他材料导热性更好的典型例子。这就是为什么房屋通常使用纤维素或玻璃纤维等材料进行隔热；这就是为什么热液体以泡沫形式出现。具体而言，金属比非金属导热性更好，固体比气体导热性更好。这就是为什么双层玻璃窗更能隔热的原因：如果您在窗户内留出一小层空气，那么这些空气将发挥很大的作用。

英国利物浦大学的研究人员发明了一种材料，他们说这种材料的导热性是人类迄今为止掌握的几乎所有固体材料中最糟糕的。这听起来似乎是一个奇怪的方向，其实不然——一种导热性很差的材料可以成为极好的绝缘体，而像它这样的材料可以在实现全球温室气体净零排放方面发挥关键作用。研究人员周四在《科学》杂志上发表了他们的研究成果。

英国利物浦大学化学家、这项研究的作者之一马特·罗塞因斯基在一份声明中表示：“我们发现的材料的导热系数是所有无机固体中最低的，导热性几乎和空气一样差。”

热导率与原子结构有关。尽管气体可能比液体或固体更热，但它们的导热性更差，因为它们的原子分散得更远。原子振动的方式越多，这些原子传导热量的方式就越多。这些振动模式称为声子；材料拥有的声子越多，其导热能力就越强。

因此，制造导电性较差、绝缘性较好的材料的关键之一是调整材料的原子结构。这样，你就可以改变声子在材料中的运动方式。

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在利物浦大学，研究人员研究了两种不同的化合物：一种叫氯氧化铋（一种常用于使化妆品呈现珍珠质感的彩虹色固体），另一种叫硒氧化铋。

这两种材料都有朝不同方向工作的声子。因此，通过将它们堆叠在一起，研究人员可以将它们融合成一种材料，这种材料在层与层之间传递热量的能力特别差。

据其发明者称，这种材料的导热性能几乎与气态空气一样差。这种材料的导热性能比液态水差 10 倍，比固态钛差 100 倍，比钢差 1000 倍。

利物浦大学物理学家、这项研究的作者之一乔恩·阿拉里亚认为，制造像他们这样的低电导率材料的应用范围远不止打破纪录。他在声明中说：“这一策略可以应用于磁性和超导性等其他重要的基本物理特性，从而实现低能耗计算和更高效的电力传输。”

热量损失是他们面临的主要问题。事实上，不难看出热量损失是困扰世界能源系统各个部分的恶魔。很多热量损失来自摩擦，但也有很大一部分来自材料散发的热量。如果用于供暖的能源流失到室外空气中，那么这是一种浪费，而且这种浪费会从我们的能源系统中流失。

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事实上，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的分析师估计，由于多种效率低下的原因——使用不当、电网损耗以及热量传导等，美国有三分之二的能源生产实际上并未达到其最终目的。

因此，科学家表示，继续研究此类材料是有充分理由的。制造更好的隔热材料和更好的材料可以大大减少能源使用，并大大减少世界对化石燃料的依赖。