自问世以来，石墨烯（graphene）的性质已为人们带来许多惊喜，但这项神奇材料或许仍有许多惊喜留待人们探索。近日《科学》（Science）期刊上一项新研究发现，石墨在热传导上具有过去极少在日常材料发现的特殊模式，如果高性能版本的石墨烯上也有相同性能，未来将可以用极高效率的方式去除微电子零件上的热量。
试着想像以下此种情况：将水壶烧开后将火源关闭，不像一般情况下慢慢降温，水壶迅速冷却至室温，热量以一种沸腾的热浪形式冲走。
由于热量的波动是以类似空气中声音的方式传播，这种热传导模式又被称为“第二类声”（second sound），过去研究者曾在超流体和一些介质晶体观察到第二类声，但 MIT 研究团队近期却在一种更为日常的材料中观察到这种难以置信的热传导模式：石墨。
在 120 K 的温度下，团队在石墨上观察到了明显的第二类声迹象，与过去在其他材料上的实验相比，石墨不仅更商业化便于取得，科学家观测到出现第二类声的温度也较其他材料来的更高、更贴近实用情况（其他材料多在 20 K 表现出第二类声）。
在一般情况下，即使热量扩散，固体的原始加热区域仍然是最温暖的区域，但在表现出第二类声材料中的反向散射被严重抑制，因此，最初加热的点会以接近声速的速度立即冷却。
团队先是以理论证明，在一定温度范围内石墨烯可能表现出第二类声，接着再将范围延伸到了更为普通的材料石墨。透过建立模型模拟热传导，团队发现在 80-120 K 的温度范围内，石墨内的热量也会以类似于第二类声的方式流动。
为了确认计算结果，团队找来 10 平方毫米的市售石墨样品进行实际实验。团队使用一种被称为瞬态热光栅（transient thermal grating）的技术，运用激光与光电探测器追踪了热量流过样品的方式，并在 120 K 时观察到完全不同的行为。
由于观察到的情况和几乎所有材料在任何温度下的热传输都不同，完全违背了研究人员的日常经验，尽管看起来就像是第二类声，负责该场实验的共同作者 Ryan Duncan 在看到结果后还是呆坐了 5 分钟，不断告诉自己：这不可能是真的。
“那一晚我重新进行了实验，想知道事情是否会再次发生，事实证明结果是非常具有重复性的。”
基于针对石墨的这项研究，研究团队认为，石墨烯很有可能也会在更高温度或超过室温下表现出第二类声的特性，同时有充分的理由相信石墨烯中的第二类声表现将会更为明显，如果预测成真，那么石墨烯或许将成为冷却密集微电子元件的实用选择。
当电脑和电子设备要做得更小更密集时，在温度管理上也会变得更加困难，而这项发现正是一个巨大的推动力，MIT 化学教授 Keith Nelson 表示，这是职业生涯中他会期待的少数亮点之一，因为结果确实颠覆了人们寻常想到的方式。
“想到这项技术将会如何发展、未来将会出现如何有趣的应用，就更加令人感到兴奋。”
- Exotic “second sound” phenomenon observed in pencil lead
（首图来源：MIT/Christine Daniloff）
