电子或机械设备的过多热量是效率低下的标志或原因。在许多情况下，嵌入感应器以监测热流可以帮助工程师调整设备行为或设计，以改善其效率。

研究人员首次利用一种新型热电现象构建了一种能够实时可视化热流的薄型传感器。这种传感器可以在其他类型的传感器不实用的设备内部进行构建。而且，使用成熟的方法制造这种传感器既快速，廉价又容易。相关发现已发表在《先进材料》杂志上。

根据能量守恒定律，能量不会创造或销毁，而只是根据涉及实体之间的相互作用而转化为另一种形式。所有能量最终都会变成热能。对我们来说，这可能是一件有用的事情，例如我们在冬天想要加热我们的家；或者是有害的，例如当我们想要冷却某样东西，或者从电池驱动的应用程序中获取最大的效力。

无论如何，我们越能有效地管理设备的热行为，我们就越能在不可避免的效应之下对设备进行工程改进从而提高设备的效率。然而，这并不容易，因为了解一些复杂、微型或危险设备内部的热流动方式，在不同的应用程序中可能是从困难到不可能的。

在这个问题的启发下，东京大学物理学系的项目副教授肥後智也和教授中辻覚的研究团队，包括一家企业合作伙伴，开始寻找解决方案。肥後表示：“通过材料传导的热量被称为热通量。找到衡量热通量的新方法不仅可以帮助提高设备的效率，而且还可以提升安全性，因为热管理不良的电池可能不安全，甚至健康方面也是如此，因为各种健康或生活方式问题可能与体温有关。”

然而，“找到一种能够衡量热通量的传感器技术，同时满足诸如坚固性、成本效益、制造简便等多种条件，并不容易。典型的热二极管设备相对较大，只能提供特定区域的温度值，而不能提供整个表面的热通量图像。”

团队研究了由特定特殊磁性材料和电极构成的热通量传感器在存在复杂热流模式时的行为。基于铁和镓的磁性材料表现出一种被称为反常内尔斯特效应（ANE）的现象，即热能被异常地转化为电信号。

然而，并非只有反常内尔斯特效应能将热转化为电能。还有塞贝克效应，它实际上可以产生更多的电能，但需要大量的材料，并且这些材料很脆弱，难以加工。反而，ANE使团队能够将他们的设备设计在一种非常薄而可塑的塑料薄片上。

肥後表示：“通过找到合适的磁性和电极材料，然后将它们以特殊的重复模式应用于薄而均匀的PET塑料基底，我们创建了微小的电子电路，这些电路柔韧、坚固、成本低廉且易于制造，最重要的是非常擅长实时输出热通量数据。”

“我们的方法包括将薄而透明、强度高且轻便的PET塑料薄片作为基底卷起，并在其上溅射磁性和电极材料形成薄而均匀的层。然后，我们刻蚀出所需的图案，类似于制作电子电路的方法。”

团队以一种特定的方式设计电路，以增强ANE效应，同时抑制塞贝克效应，因为塞贝克效应实际上会干扰ANE的数据采集潜力。之前进行的这方面的尝试都无法轻松扩大规模并可能商业化，使得这种传感器成为首个成功的传感器。

中辻表示：“我可以设想到后续应用，比如发电或数据中心，在这些应用中热量会影响效率。但随着世界变得越来越自动化，我们也许会在自动化制造环境中看到这些传感器，它们可以提高我们预测机器故障、某些安全问题等能力。”

“随着进一步的发展，我们甚至可能看到内部医疗应用，帮助医生在特定身体区域或器官产生内部热图，以辅助成像和诊断。”