扫描热显微镜测量机理的研究

从理论上分析了扫描热显微镜的传热过程和测量原理,建立了两种工作模式下的热阻网络模型,并对热阻网络中各热阻进行了具体分析,得出了样品本身热阻的表达式;用多种参考材料样品进行了系列实验,结果表明仪器的输出信号与热导率的倒数成线性关系,对理论分析作出了部分验证,为亚微米尺度的热导率测试打下了基础。     

用扫描热显微镜测量微小区域热导性质的探讨

随着高新技术的迅速发展,许多研究对象已进入亚微米和纳米范畴。在对这些对象的热性能和热可靠性的研究中,亚微米尺度的热物性测量已成为关键技术之一。例如：在微电子、微电子机械系统（MEMS）领域中,已使用纳米量级厚度的材质和做出纳米尺度线宽的器件。在材料科学、生物学、医学和化学等许多领域,高空间分辨率下的热物性测量也具有重要意义。本文经过实验;初步用扫描热显微镜判定了微小区域材料热导性质的差别,并从理论上探讨了用该仪器测量微小区域热导性质的方法原理。     

反射式热透镜时变信号测量固体热扩散率的研究

介绍了采用反射式热透镜时变信号测量固体热扩散率的一种简便方法,该方法结合表面热透镜技术原理,采用表面透镜的动态变化和反射的探测光发散的幅度来确定固体的热扩散率,相对于传统的热扩散率测量方法要快捷简单。对较大范围的一系列物质的热学特性进行了实验研究,证明了其实用性。     

热凝固对生物组织热物性影响的实验研究

本文以蛋清为实验对象,研究了热凝固对生物组织热物性的影响,测量方法为阶跃温升法。实验结果表明,热 凝固后,蛋清的热导率平均上升了6.60％。因此,生物组织的热物性不但与其化学组成有关,还与其物理状态有关;采用 热凝固的方法治疗肿瘤时,应考虑热凝固对其热物性的影响,从而实现更加有效的治疗。     

一种测量生物组织热导率的新方法

采用脉冲衰减法可以测量生物组织热导率。但是,Chen等人提出的脉冲衰减法采用了“点热源”假设,而实际测量时,探头有一定的几何尺寸,由此造成了测量时的模型误差。本文采用数值实验的方法对这一误差及其影响因素进行了分析。在此基础上,提出了一种考虑了探头尺寸影响的新的脉冲衰减法,推导出了其测量公式。采用已知热导率的工质进行了验证试验,实验测量结果证实了本文对原有测量方法误差的分析;同时也表明,采用本文提出方法可以将测量误差减小到5%以下。     

Advances of phononics in 2012—2022

Due to its great potential applications in thermal management, heat control, and quantum information, phononics has gained increasing attentions since the first publication in Rev. Mod. Phys. 84 1045 (2012). Many theoretical and experimental progresses have been achieved in the past decade. In this paper, we first give a critical review of the progress in thermal diodes and transistors, especially in classical regime. Then, we give a brief introduction to the new developing research directions such as topological phononics and quantum phononics. In the third part, we discuss the potential applications. Last but not least, we point out the outlook and challenges ahead.     

X43高超声速飞行器的飞行热走廊研究

建立飞行器的热走廊物理模型和求解方法对于设计飞行器防热结构、确定飞行轨道和优化气动外形等均有重要的工程应用价值,本文对X43高超声速飞行器的飞行热走廊的物理含义进行了分析,初步建立了飞行热走廊的物理模型,给出了该物理模型下飞行热走廊的控制方程和求解方法,通过对X43高超声速飞行器典型位置的飞行热走廊的计算,研究了高超声速飞行器的热走廊规律和特征,研究了防热材料的性能对飞行走廊的限制,明确了防热材料的关键防热参数,通过研究发现: (1)防热材料的发射系数越大,其对应的热走廊越宽阔,飞行轨道的选择余地也越大; (2)不同位置、不同流态对应的热走廊边界不同,推迟转捩发生可以增加热走廊区域,有利于防热.     

单颗种子导热系数的测定及传热过程实验研究

对于种子干燥方面的研究,大多是针对其宏观传热传质即干燥动力学方面。本文采用热成象技术对单颗蚕豆种子的传热过程进行了研究,用实验求解导热方程反问题的方法计算出不同含水率下单颗种子的导热系数,对种子在非稳态下内部温度场进行了测试与分析．研究结果表明,在含水率小于 ２０％时,其导热系数随着含水率的增加而增大,当含水率大于 ２５％时则表现出较强的非均质性和非稳态性。对单颗蚕豆种子内部温度场测定而得到的种子热剖面温度分布表明,种子内部存在温度梯度其热扩散具有均匀性,同时反映出种皮传热热阻的存在。这些结果对于深入研究种子内部的传热传质机理,具有重要的实际意义。     

热智能材料及其在空间热控中的应用

空间技术等高新领域对智能高效的热控制技术的需求日益提高,而实现智能热控制技术的关键是要实现材料的热物性智能调控,于是热导率可响应外场变化的热智能材料成为了研究的焦点.本文梳理了热智能材料的最新研究进展,从调控机理、调控幅度、应用价值等角度出发,介绍了纳米颗粒悬浮液、相变材料、软物质材料、受电化学调控的层状材料和受特定外场调控的材料等不同种类热智能材料的研究现状,以及以热智能材料为基础的智能热控部件在空间技术等领域的应用.最后,本文对热智能材料未来的研究方向进行了探讨.     

Thermal Wigner Operator in Coherent Thermal State Representation and Its Application

In the coherent thermal state representation we introduce thermal Wigner operator and find that it is “squeezed” under the thermal transformation.The thermal Wigner operator provides us with a new direct and neat approach for deriving Wigner functions of thermal states.     

微小区域热场的测试与分析

本文用显微热成像系统测量微小区域的表面温度和用数值模拟方法分析微小区域内的温度分布，对被测表面进行了发射率标定和环境辐射修正，三维稳态数值模拟着重考虑了界面接触热阻的处理。文中用以上手段分析了场效应功率器件的热可靠性。     

1064 nm激光不同辐照时间对小鼠皮肤热损伤的实验与理论研究

通过实验和理论分析的方法研究1064 nm激光不同辐照时间对小鼠皮肤的热损伤规律。利用皮肤镜图像和光学相干断层图像评估小鼠皮肤组织热损伤程度,利用Arrhenius热损伤方程计算热损伤参数,建立激光诱导皮肤组织热损伤模型,并与实验结果进行对比。结果表明,在靶功率密度为30 W/mm2的1064 nm激光辐照下,0～100 ms辐照时间内,小鼠皮肤组织损伤可恢复;150～280 ms辐照时间内,小鼠皮肤组织出现水肿现象和热凝固损伤;280～550 ms辐照时间内,小鼠皮肤表皮层出现汽化现象,损伤斑周围出现焦痂,真皮层发生变性;660 ms辐照时间以上,小鼠皮肤表皮层和真皮层出现汽化现象,伤口渗出组织液,皮下组织发生变性。理论分析与实验结果一致,建立的热损伤模型能够验证小鼠皮肤热损伤程度。     

微尺度薄膜热导率测试技术

随着器件尺寸进入到微／纳米尺度，其热物性与体材料相比有了很大差别。在器件热性能和可靠性研究过程中，对热导率的测量成为了关键技术之一。本文概述了SiO2、SiNx、金刚石等薄膜在微小型器件中的用途及其热导率测试技术的发展，并进一步总结了用于薄膜热导率测量的常用方法。     

微尺度薄膜热导率测试技术

随着器件尺寸进入到微 /纳米尺度 ,其热物性与体材料相比有了很大差别。在器件热性能和可靠性研究过程中 ,对热导率的测量成为了关键技术之一。本文概述了SiO2 、SiNx、金刚石等薄膜在微小型器件中的用途及其热导率测试技术的发展 ,并进一步总结了用于薄膜热导率测量的常用方法     

稀疏膨胀过程中几何位形对于电子非局域热传导的影响

发展了考虑一维柱对称、球对称位型下流体演化的Fokker-Planck程序, 在流体力学极限下对程序进行了校验. 利用程序模拟研究了球对称位型、平板位型下等离子体在自由稀疏演化过程中电子热流的非局域热输运行为, 分析了几何位型对电子非局域热传导的影响. 非局域卷积理论的计算研究发现, 稀疏过程中空间的几何效应会减小外向电子热输运的非局域性.     

不规则形状热结构计算中的任意坐标变换和代数网格生成技术

航天器可重复使用防热结构通常需要采用数值模拟,进行外流场和结构热响应的耦合计算。本文针对前缘类热结构的差分计算中,关于不规则（不能用初等函数表示）区域的热响应计算,应用流场计算的思路,探讨了任意坐标变换和代数网格的生成。给出了有关控制方程、边界条件的处理方法,为进一步耦合计算提供了有关基础。     

用激光引发热反射栅方法测量固体热扩散率

阐述了用脉冲激光引发瞬态热反射栅的方法来测量固体材料热扩散率的理论、实验装置和实验技术．给出用该实验方法测得的纯硅和纯铜的热扩散率，并与文献数据进行了比较，结果表明该方法是一种适用于不透明固体材料热扩散率测量的无损、快速和准确的方法．     

L型石墨纳米结的热输运

利用非平衡格林函数方法研究了由半无限长扶手椅型和锯齿型边界石墨纳米带连接而成的L型石墨纳米结的热输运性质.结果表明,L型石墨纳米结的热导依赖于L型石墨纳米结的夹角和石墨纳米带的宽度.在L型石墨纳米结的夹角从30°增加到90°再增加到150°过程中,其热导显著增大.夹角为90°的L型石墨纳米结的热导随着扶手椅型纳米带宽度增加时,在低温区热导随着宽度的增大而降低,在高温区热导随宽度的增大而升高.对于夹角为150°的L型石墨纳米结,其热导无论是在低温区还是在高温区都随着锯齿型纳米带宽度的增加而降低.利用声子透射谱对这些热输运现象进行了合理的解释.研究结果阐明了不同L型石墨纳米结中的热输运机理,为设计基于石墨纳米结的热输运器件提供了重要的物理模型和理论依据. 关键词： 石墨纳米结 热输运 热导     

高光学质量,高平均功率非稳腔Nd：YAG激光器

在分析含热透镜的非稳腔固体激光器普遍特性的基础上，分别定义了几何放大率和输出曲率半径的热敏感度，结合腔镜失调敏感度而成为设计该类谐振腔的重要依据，据此，进一步改善和发展的新型的棒成像非稳腔。     

Size-dependent thermal stresses in the core–shell nanoparticles

The thermal stress in a magnetic core–shell nanoparticle during a thermal process is an important parameter to be known and controlled in the magnetization process of the core–shell system. In this paper we analyze the stress that appears in a core–shell nanoparticle subjected to a cooling process. The external surface temperature of the system, considered in equilibrium at room temperature, is instantly reduced to a target temperature. The thermal evolution of the system in time and the induced stress are studied using an analytical model based on a time-dependent heat conduction equation and a differential displacement equation in the formalism of elastic displacements. The source of internal stress is the difference in contraction between core and shell materials due to the temperature change. The thermal stress decreases in time and is minimized when the system reaches the thermal equilibrium. The radial and azimuthal stress components depend on system geometry, material properties, and initial and final temperatures. The magnitude of the stress changes the magnetic state of the core–shell system. For some materials, the values of the thermal stresses are larger than their specific elastic limits and the materials begin to deform plastically in the cooling process. The presence of the induced anisotropy due to the plastic deformation modifies the magnetic domain structure and the magnetic behavior of the system.