现代研究发现没有一种简单且低廉的方式能改变材料在室温下的电导率。

声子，作为热导率的代言人，由于其很难控制，因此无法将其应用于设备。声子与可以储存能量或传送信息的电子或光子不同，它是一种原子水平的振动，可以使热能以声速在固体中传播，很难被人类驾驭。

而现在，来自桑迪亚国家实验室的研究人员在室温下只需要9V的电压就可以在亚秒级时间内改变PZT（锆钛酸铅）这种广泛使用的材料的热导率，热导率变化可达11%之多。该团队由Jon Ihlefeld带领，他们并没有诉诸于改变材料组成或者使材料发生相变这些昂贵的方式来使材料热导率发生变化。

PZT，常以陶瓷或薄膜的形式被广泛使用在如计算机硬盘、烤肉架中的按键打火器、高速路收费站里的速度通过传输器及其他微电子机械设备中。

“我们能够在较宽的温度范围内改变PZT的热导率，其他研究小组目前只能在较低的温度下实现上述改变，”Ihlefeld说道。“而且这种改变是可逆的，当我们释放电压后，热导率就能恢复到初始值。”

上述研究工作所采用的材料具有较密的内部界面，也就是所谓的畴壁，这在几十年前还无法实现。这种内部密切的间距有利于更好地控制声子的通道。

“我们制备出了利用电场就可以改变材料界面的晶体材料，由于这些界面能够散射声子，”Ihlefeld说，“因此只需简单地改变材料的浓度，我们就使材料的热导率发生改变，我们认为这项开创性的工作能够推动声子领域的发展。”

研究人员利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察了电场对材料畴壁的长度和形状的影响。正是这种变化可控性地改变了声子在材料内部的传输过程。

“我们工作的真正意义在于，”Ihlefeld说，“提供了一种仅对材料施与电压就能在室温控制材料的热通量的方法。研究结果显示出我们能够有效地控制声子在材料中的传导。”

Ihlefeld指出人们对电子及光子的主动掌控才有了如今在计算机、全球通讯及其他领域的常见技术。

“在具备掌控这些粒子和波的能力之前，人们对于电子计算机和激光技术甚至都无法想象。在我们提出这种在固态、室温条件下快速改变材料热导率的方法之前，还没出现过类似方法来控制声子的传输。我相信我们的研究结果会给相应领域带来新技术。”他说。

新材料在线编译整理——翻译：李湖燕     校正：摩天轮