本次會議旨在為金剛石及相關領域的專家、學者、技術人員及企業家搭建高水平學術交流平臺。會議將圍繞金剛石相關材料的理論創新、技術創新、工藝創新等核心議題展開深度研討，集中展示國內外最新研究成果與技術進展；針對行業發展趨勢、現存瓶頸、破局路徑等提出關鍵共性問題并展開全面剖析，為我國超硬材料行業的創新發展開拓新方向、提出新思路，提共建方案，促進產學研用的深度融合和協同合作，攜手推動我國超硬材料行業高質量發展。
誠邀行業各領域專家、學者、技術人員踴躍賜稿、共襄盛會。
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在后摩爾時代，隨著電子器件尺寸不斷縮小、功率密度持續攀升，局部熱點與散熱低效已嚴重威脅電子元器件的性能與可靠性。從新一代微電子器件到航空航天和能源系統，熱管理已成為制約先進技術發展的關鍵瓶頸。然而，當器件特征尺寸進入微納米尺度后，經典的傅里葉熱傳導理論不再適用——聲子（作為電介質材料中的主要熱載流子）會經歷邊界散射、尺寸限域和量子效應，產生與宏觀預測截然不同的輸運行為。低維材料，特別是二維材料和范德華異質結構，為探索和利用這些非經典熱輸運現象提供了前所未有的平臺。在原子尺度上理解聲子散射、維度限域和界面熱阻等基本機制，成為破解納米器件散熱難題的關鍵。同時，如何將基礎聲子物理與數據驅動的材料工程相結合，以指導熱管理材料的設計與優化，也是當前熱管理領域亟待回答的核心問題。
近日，清華大學曹炳陽團隊系統綜述了低維尺度下熱輸運的基本機理與功能材料設計前沿，從聲子散射、維度限域和界面耦合的角度揭示了后摩爾時代納米尺度熱管理的核心挑戰與解決路徑。研究成果以"Thermal Transport at Reduced Dimensions: From Fundamentals to Functional Materials"為題，發表于《Review of Materials Research》期刊。
該綜述從宏觀傅里葉定律出發，逐步深入到納米尺度聲子輸運理論，涵蓋了聲子-聲子散射（Normal與Umklapp過程）、缺陷散射、界面散射等基本機制。在此基礎上，團隊重點梳理了石墨烯（熱導率高達5300 W/m·K）、六方氮化硼（h-BN）、過渡金屬二硫族化合物（TMDs）和黑磷等代表性二維材料的熱輸運特性，揭示了聲子色散、各向異性結構和缺陷敏感性的關鍵作用。該綜述深入討論了vdW異質結構中的熱輸運調控策略。通過堆疊順序、扭轉角和面外應變的工程化設計，可實現從接近空氣的極低熱導率（利于熱電轉換）到高界面熱導（利于散熱）的廣泛調控。團隊還重點介紹了扭轉角工程（"twistonics"）這一新興方向，以及聲子流體力學、不對稱熱輸運（熱整流）等前沿現象的最新進展。此外，材料信息學和機器學習在加速熱功能材料發現與優化方面的作用也得到了系統討論，包括結合分子動力學與貝葉斯優化實現超低熱導率結構的設計等成果。未來研究應將先進表征、多尺度模擬與數據驅動方法深度融合，建立全頻段聲子輸運的統一理解框架，推動熱管理材料從個案研究向統計魯棒的通用設計原則轉變，在微電子、功率電子和熱電轉換等領域具有廣闊的應用潛力。
圖文導讀
圖1 室溫下不同材料的熱導率
圖2 不同物相材料的導熱機理。(a) 氣體中的熱載流子與導熱機制；(b) 自由電子概念化為電子氣；(c) 電介質固體中原子間勢能示意；(d) 晶體中原子間相互作用的簡化質量-彈簧系統表示；(e) 這些模式由布里淵區內的波矢K和頻率ω定義，由±π/a界定；(f) 光學聲子模式，描述相鄰原子沿相反方向振動的振動模式；(g) 聲學聲子模式，描述由于低頻而近同步運動的振動模式；(h) 聲子粒子示意圖。
圖3 (a) 聲學失配模型（AMM）和(b) 彌散失配模型（DMM）示意圖
圖4 二維材料示意圖：(a) 石墨烯，(b) h-BN，(c) 黑磷（BP），(d) MoS?，(e) Bi?Te?，(f) SnSe
圖5 二維材料熱物性實驗測量方法：(a-c) 用于扭轉MoS?/WS?異質結構的時域熱反射法；(d-g) 用于測量單層WS?熱導率的雙波長閃光拉曼法；(h-j) 用于二維橫向異質結構熱導率測量的懸浮微橋法；(k-m) 用于同時測量微尺度異質結構熱導率、比熱容和熱邊界電阻的多脈沖TTI方法
圖6 二維材料中的聲子流體力學：(a) 二維和三維材料中的熱輸運區域；(b) 無限大懸浮石墨烯片中正常（N）散射、Umklapp（U）散射和同位素（I）散射過程的平均線寬；(c) 石墨帶中聲子泊肅葉流的示意圖；(d-e) 不同寬度石墨帶的熱導率與T2·?的比值隨溫度的變化，以及熱導率與T3的比值隨溫度的變化
圖7 二維異質結構中的不對稱熱輸運：(a-b) 橫向MoSe?/WSe?異質結構中的熱整流；(c-e) 基于懸浮微橋測量的多層異質結構層間界面不對稱熱輸運表征；(f-h) 隨扭轉角變化的不對稱層間熱導；(i-k) 基于瞬態熱成像法的多層異質結構器件中的不對稱熱輸運
圖8 二維vdW異質結構的應用：(a) 垂直場效應晶體管（VFETs）；(b) 柔性VFETs；(c) 光電探測器；(d) LED器件；(e) 磁性隧道結；(f) 自旋隧穿場效應晶體管器件
圖9 聲子輸運工程策略：(a) 堆疊順序；(b) 層間旋轉；(c) 面外應變
圖10 扭轉誘導的熱導率調控與聲子輸運機制：(a) 隨機晶向r-MoS?薄膜的示意圖，以及N=10的r-MoS?薄膜截面的HAADF-STEM圖像；(b) MoS?和r-MoS?薄膜κ(T)的實驗與MD模擬結果；(c) r-MoS?沿Γ-A方向的TA聲子色散曲線；(d) 各種扭轉二維同質/異質結構材料的層間界面熱導；(e) 扭轉MoS?/WS?的原子構型；(f) 扭轉石墨烯/h-BN的原子構型；(g) 用HNEMD和BTE方法計算的扭轉Gr/h-BN的室溫晶格熱導率；(h) 扭轉石墨烯中的模式分辨聲子輸運
圖11 機器學習方法
圖12 材料科學與工程中加工-結構-性能-性能之間的關系，以及材料信息學在通過正向和逆向建模方法揭示這些聯系中的作用
圖13 vdW異質結構中的機器學習應用：(a) 結合MD與貝葉葉斯優化的示意圖；(b) 結合MD與貝葉斯優化的示意圖；(c) 數據驅動發現和設計材料的示意圖
圖14 用于設計目標熱導率和理解二維材料vdW異質結構中熱傳導的機器學習驅動范式
會務聯系人
報告申請：
王一帆：19057011253
商務合作聯系人：
胡 雙：18158225562（同微信）
米 婭：18158256081（同微信）
來源：https://doi.org/10.1016/j.revmat.2026.100252
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