根据理论推导 ， 相变热二极管在最优情况下热整流比与热导率相变前后比值相关 ， 计算出热整流比约为2.0 。同时 ， 实验室搭建了热整流性能测试装置 ， 如图5a所示 ， 冷端和热端分别由循环水冷装置和Bi2Te3热电陶瓷片精确控制温度 。正向热流和反向热流均随两端温差增加而增加 ， 但正向热流增加幅度更高 ， 当两端温差增加到40°C时 ， 热整流比达到最大值2.0（图5b-c） 。热二极管的可靠性在实际应用中至关重要 ， 为了表征可靠性 ， 测试了此热二极管热整流循环稳定性 ， 循环50次 ， 热整流比在1.94和2.03之间波动 ， 稳定性良好（图5d） ， 这归功于OANF及DANF气凝胶薄膜优异的纳米限域功能、OANF-PNIPAM及DANF-C20薄膜间亲水-疏水界面稳定性等 。进一步 ， 通过构建简单模型证实此柔性热二极管在实际热管理应用中可行性（图5e-f） 。关于柔性热二极管构筑策略将推动热二极管的技术进步 。
相关研究成果以Nanoporous Kevlar aerogel confined phase change fluids enable super-flexible thermal diodes为题 ， 发表在Advanced Functional Materials上 。研究工作得到国家自然科学基金、英国皇家学会-牛顿高级学者基金等的支持 。

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图1.气凝胶限域相变流体构筑柔性热二极管示意图
【科研人员提出气凝胶薄膜限域相变流体构筑柔性热二极管策略】
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图2.正温度系数气凝胶限域相变流体OANF-PNIPAM结构与性能表征

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图3.负温度系数气凝胶限域相变流体DANF-C20结构与性能表征

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图4.气凝胶限域相变流体热物性与导热机理

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图5.气凝胶限域相变流体热二极管热整流性能与应用
来源：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

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