丹尼尔·卡罗尔2018年8月2日，卡内基梅隆大学机械工程系

在电子学中，焊料用于将两部分连接在一起。作为一座桥梁，它最重要的功能之一是将热量从关键的电子元件转移到散热器，散热器使用空气或水来安全散热。随着科技的进步，可以制造更小、功能更强大的计算机和电子产品——随着计算机芯片的温度达到100摄氏度以上——这种散热功能变得比以往任何时候都更加重要。

然而，传统焊料在长寿命期间有效导热的能力已经达到极限，使得散热成为进一步计算和电子发展的限制因素。如果这些领域要进一步发展，就必须克服这一关键瓶颈。

输入“超级软件”。"

2013年DARPA青年教师奖的产物，超级电容器是一个由卡内基梅隆大学机械工程副教授申生与国家可再生能源实验室的研究人员合作开发的热界面材料。经过四年的努力，发明了一种材料，它可以起到与传统焊料相同的作用，但导热系数是目前最先进TIMS的两倍。

沈的突破背后的秘密是铜锡纳米线阵列。

“纳米线是利用小孔从模板(如模具)生长出来的，”沈说。“这是使用电镀的芯片技术，一次生长一层，就像你如何通过将电线浸入电解液中来涂覆电线一样。"

得到的阵列显示出任何电流焊料都无法比拟的显著热性材料。然而，不仅仅是它的热传导性使超级电容器独一无二。

与橡胶或其他聚合物相比，超硬橡胶还表现出非凡的柔顺性或弹性。这一点很重要，因为焊料连接的部分受热时会膨胀和收缩，通常在不同成分的两个部分之间会以不同的速率膨胀和收缩。顺从性的降低通常是传统焊料的衰落，因为它们随着重复使用而变得脆弱，降低了它们的导电能力随着时间的推移。根据沈的说法，supersold的顺应性比这些材料高两到三个数量级。

他的团队进行了一项实验，将超大型组件与传统锡焊组件进行了比对。虽然传统焊料在不到300小时的循环后开始降低导热率，但超级焊料在超过600小时后继续以峰值导热率运行。事实上，它表现如此出色，以至于它的确切极限仍然未知。

“我们知道它可以继续前进，”沈说。“我们结束实验的唯一原因是因为我们必须发表论文！"

虽然超大型设备的性能上限仍在探索中，但其潜在的未来应用是显而易见的。超级焊料可以取代电子系统中的传统焊料，从微型和便携式电子产品到仓库大小的数据中心，降低温度可以显著提高功率密度和可靠性。传统焊料可以做的任何事情，超级焊料都可以做得更好——几乎。

虽然沈先生对超级跑车的结果非常满意，但是他的工作还没有完成；他仍然认为有改进的余地。这种材料是导电的:这是某些应用中不希望有的属性。因此，他的下一个目标是创建一个能够保留其热传导同时充当电绝缘体。

经过四年的努力，没有什么能阻止他完善自己的材料。

“这个想法很简单:你有一个挑战，你一直努力，直到成功。"