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想象一下，你把手放在冰块上，热量却从冰块流向你的手掌。这听起来违背常识，但瑞士科学家刚刚证实，在特定条件下，热确实可以"倒流"。洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究团队建立了描述这种反常热流的完整数学框架，并首次从理论上预测了"负热阻"现象。这项发表于《物理评论快报》的成果，可能为手机芯片和电动汽车电池的热管理带来革命性变化。
我们通常理解的热传导就像墨水滴入清水。热量从高温区向低温区扩散，分子通过碰撞传递动能，最终温度趋于均匀。物理学家称之为扩散输运。
但自然界还隐藏着另一种更奇特的传热方式。在某些材料中，热量可以像水在管道中流动那样集体运动。这种机制被称为流体动力学热输运，其载体是声子——固体中原子集体振动的准粒子。当声子在材料中传播时，如果不损失动量，就会形成类似流体的行为。
石墨烯就是典型的例子。这种单原子层碳材料自2004年被发现以来，一直因其超常的热导率备受关注。2010年诺贝尔奖得主安德烈·海姆团队最早观察到，石墨烯中的声子可能表现出流体特征。但如何精确描述这种流动，一直是理论物理的难点。
2020年，EPFL的尼古拉·马尔扎里团队提出了粘性热方程（VHE），首次在介观尺度上描述了流体动力学热输运。这为设备模拟提供了实用工具，但方程中的温度分量缺乏清晰的物理意义。
"我们不再需要数值模拟，"迪卢森特解释说，"现在只需输入变量，就能得到精确解。"更重要的是，新方程揭示了温度的双重起源：热压缩性和热涡度。热压缩性描述声子能量密度随温度梯度的变化，热涡度则描述流体在某一点的旋转运动。这两个概念此前从未被正式定义，如今成为描述反常热流的核心变量。
研究者指出，流体压缩性越低，回流效应越明显。这为寻找室温下的负热阻材料指明了方向。如果能够 stabilise（稳定）这种效应，或者找到在更高温度下表现出强流体动力学特征的材料，热管理技术将迎来颠覆性变革。
回顾热输运研究的历史脉络，我们正站在转折点上。19世纪的傅里叶定律描述了扩散传热，统治热学一百多年。21世纪以来，随着石墨烯等二维材料的兴起，声子流体动力学从理论预言逐步走向实验验证。2020年的VHE方程是重要里程碑，而此次的解析解则标志着该领域从数值模拟时代进入精确调控时代。
特别值得注意的是，中国在石墨烯产业化应用方面全球领先。华为、比亚迪等企业已建立专门的石墨烯热管理研发线。这项关于热回流的新理论，为中国在高端芯片散热、高功率电池热控等"卡脖子"领域提供了弯道超车的理论武器。如果将这种负热阻效应引入消费电子，未来手机或许能在发热时自动将热量"泵送"到特定散热区，彻底告别烫手困扰。
Di Lucente, E., et al. (2026). Vortices and Backflow in Hydrodynamic Heat Transport. Physical Review Letters. DOI: 10.1103/g9dx-hjyn
arXiv preprint: DOI: 10.48550/arxiv.2501.16580
National Centre of Competence in Research MARVEL, EPFL. (2026, February 10). When heat flows backwards: A neat solution for hydrodynamic heat transport. Phys.org.
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