科学家找到导电不导热的特例

科学家发现，有一种“金属”材料，它有良好的导电性，但导热性却非常差。这一发现颠覆了人们关于金属导电性和导热性的认识。

在金属中，“导电性”和“导热性”是一对孪生姐妹。按照威德曼-弗朗兹定律（Wiedemann-FranzLaw）的描述，导电性好的金属也具有较好的导热性质。这甚至成为教科书上的一条结论。

然而，一项由美国加州大学伯克利分校科学家领导的研究将颠覆人们这一教科书式的“知识”。研究者发现，一种具有金属性导电性质的氧化物（二氧化钒）在其“金属态”具有良好的导电特性，而导热特性却非常差。

二氧化钒在金属态和绝缘态中的热导率

一致以来，二氧化钒被认为是一种奇异的材料。在摄氏六十七度以上，二氧化钒呈现绝缘体的性质，称为“绝缘态”；在摄氏六十七度以下，它则具备金属的导电特性，称为“金属态”。其实，具有这样“金属-绝缘”相变的材料非常多；然而，他们的相变温度都极低温度（零下两百多度），而二氧化钒的相变温度在室温以上，这使得二氧化钒具有较高的应用前景，并吸引了众多研究者。

伯克利大学的科学家是在研究二氧化钒的电子运输行为的时候发现它导电不到热的特性的。他们惊讶的发现，在二氧化钒中，由于电子输运而引起的热量传到是传统金属材料的十分之一还不到。之所以这样，是二氧化钒中电子独特的移动机制决定的。在传统金属材料中，电子就像是独立的各人，尽管在电场的驱使下具有向特定方向前进的趋势，但电子与电子之间相互独立，没有形成同一的步调；而相反，在二氧化钒中，电子的移动就像是列队前进的军队，步调一致。因此，造就了二氧化钒导电不导热的特性。

然而，故事好没有结束。研究者进一步发现，用钨元素代替二氧化钒中的部分钒元素，二氧化钒“金属-绝缘”相变的温度降低了，而且，导热的能力提高了。

参与这项研究的科学家认为，这样研究的发现意义非同寻常。它不但改变了人们对于金属导电性和导热性的认识，它还解开了一扇窗户让我们了解金属中电子的行为。

当然，二氧化钒还有其它有趣的性质。例如，在摄氏30-80度的温度区间内，二氧化钒是透明的；而在摄氏60以上，二氧化钒对红外光有较强烈的反射作用，却依然可以让可见光通过。借助这一性质，人们有望开发出节能的只能窗户。

二氧化钒是一种非常奇异的材料。也许在未来，我们会发现它更多奇异的特性。