碲化铋取向纳米柱状薄膜热导率测量

将热电材料制作成纳米柱状薄膜结构是一种理论上能有效降低热导率、从而大幅提升热电优值的操控手段。但是随之而来的问题是纳米柱状薄膜热导率的精确获取困难,因为常规的热物性测试手段已无法适用于该类表面多孔、厚度为微米量级结构热输运特性的表征。本文提出利用3ω方法可实现Bi_2Te_3取向纳米柱状薄膜热导率实验表征的测量结构,并且获得了纳米柱状薄膜的热导率和热扩散率值。该方法有望用于微米厚纳米柱状薄膜结构热输运性能的实验评价。     

太阳能集管系统流量分配的理论和实验研究

集管系统在各类换热系统中具有广泛的运用,支管流量分配不均是集管系统的基本问题,流量分配不均对集管系统泵功消耗有较大的影响,因此集管系统内部流量分配的准确预测及优化至关重要。本文以常见的平板太阳能集热器为研究对象分析集管系统流量分布不均的问题,应用经典流体力学公式,通过连续性方程、能量守恒及动量守恒定律建立系统内部压力、流动阻力以及流量分配通用数学模型,编写C程序数值求解集热器系统压力与流量的分布规律并进行实验验证,结果表明:通过建立流量分配模型可以准确预测集管系统内的流动状况。集热器系统压力流量分布的理论预测模型具有广泛的适用性,对预测工业锅炉系统、太阳能集热系统及各种集管系统的流动阻力、流量分配及压力分布具有重要的借鉴意义。     

多层纳米薄膜结构热物性重构

基于谐波探测技术测量材料导热系数和热扩散系数的基本原理,给出3ω法用于多层纳米薄膜结构热物性实验表征的方法.考虑了层间接触热阻的作用,在频域内定义了热阻抗的概念.理论分析了各层纳米薄膜的导热系数、热扩散系数等热参数对加热膜温度波动影响的敏感性.将敏感系数与实验数据处理相结合,利用三次谐波的实部和虚部分量测量了ZrO2/SiO2增透膜多层膜结构中各层的导热系数和热扩散系数.该方法可用来有效表征其他微纳米结构的热性能.     

矩形毛细微槽中三角形区域接触线特性的研究

利用CCD和宽视场体视显微镜相结合的技术,拍摄了矩形毛细微槽内液体工质在三角形区域的润湿图像,并进行了图像处理,研究结果表明:随着热流密度的增加,三角形区域内的三相接触线向微槽底角收缩,导致三相接触线的长度减小,液膜厚度减小;随着微槽深度的增加,三角形区域的接触线长度减小;随着微槽宽度和倾斜角度的增加,三角形区域内的接触线长度增加,液膜厚度增加.     

3 ω线法测量液体热参数影响因素分析

首先给出基于谐波探测技术测量液体导热系数和热扩散系数的3ω线法的基本原理.采用实验和理论分析相结合的方法,分析了加热丝结构参数和自身热参数对温度波动和测量结果的影响.给出了加热丝直径和长度的合理范围.液体导热系数比较小时可以利用三次谐波的实部和虚部的交点测量液体的比热容.     

毛细微槽结构表面的喷雾冷却可视化研究

本文利用高速摄影仪对具有矩形毛细微槽群结构的加热表面进行喷雾冷却的传热特性进行了可视化实验研究.研究结果表明;喷雾冷却与毛细微槽结构相结合可实现高效率的相变换热过程;随着壁面温度的增加,槽表面经历了槽面完全被水浸没区、薄液膜区、部分干涸区和完全干涸区四个不同阶段;低温区主要是界面蒸发传热方式,高温区主要是沸腾换热方式.     

飞秒激光泵浦-探测热反射系统的建立与调试

建立了用来研究超快传热现象的飞秒激光泵浦-探测热反射系统.利用该系统测量并得到了在140fs(飞秒)超短脉冲激光加热下, 50 nm金膜的非平衡电子温升引起的反射信号随时间的变化曲线.由于加热光单脉冲能量密度只有5×10-3mJ/cm2,估算最高温升在10 K以内,这有效地减小了由丁物性参数随温度变化而引起的洪差.论文介绍了在系统的调试过程中,各种因素对实验结果的影响,并对实验结果及数据处理方法进行了讨论.     

竖直矩形微槽内的特殊干涸与换热行为

利用宽视场体视显微镜、高速摄影仪以及CCD摄像系统对纯蒸发和沸腾换热情形下竖直矩形毛细微槽内液体的特殊干涸行为进行了观察,对液体沿微槽槽道方向的润湿高度进行了观察测量,并对液体沿微槽槽道方向的相变换热特性进行了实验研究.实验结果表明:竖直矩形毛细微槽群是一种高性能的相变换热强化表面,微槽中液体的蒸发与沸腾对干涸点高度的变化有着复杂的影响,热流密度和相变换热系数沿槽道方向的分布不均匀.     

3ω法加热/测温膜中温度波解析及其在微/纳米薄膜导热系数测量中的应用

给出了3ω法测试系统中描述薄膜表面加热/测温膜中温度波动的级数形式解，并将复数温度波动的实部和虚部分开表示.利用该解分析了交流加热频率、加热膜宽度和材料热物性的组合参数对加热膜温度波动幅度的影响.并根据此解对测量原理的数学模型进行了修正，建立了相应的3ω测试系统，首先测定了厚度为500 nm SiO₂薄膜的导热系数，验证了实验系统的合理性.加大了测试频率，利用级数模型在高频段直接得到SiO₂薄膜的导热系数，结合低频段的数据同时确定了Si基体的导热系数.利用级数解分析测试了激光晶体Nd:YAG〈111〉面上多层ZrO₂/SiO₂增透膜的导热系数，测试的ZrO₂薄膜的导热系数比体材料小.进行了不确定度分析.结果表明，提出的分析方法可以有效研究微器件表面薄膜结构的导热性能. 关键词： ω法')" href="#">3ω法 微/纳米薄膜 导热系数 微尺度加热膜     

First-principles analysis of phonon thermal transport properties of two-dimensional WS_2/WSe_2 heterostructures

The van der Waals(vdW)heterostructures of bilayer transition metal dichalcogenide obtained by vertically stacking have drawn increasing attention for their enormous potential applications in semiconductors and insulators.Here,by using the first-principles calculations and the phonon Boltzmann transport equation(BTE),we studied the phonon transport properties of WS2/WSe2 bilayer heterostructures(WS2/WSe2-BHs).The lattice thermal conductivity of the ideal WS2/WSe2-BHs crystals at room temperature(RT)was 62.98 W/mK,which was clearly lower than the average lattice thermal conductivity of WS2 and WSe2 single layers.Another interesting finding is that the optical branches below 4.73 THz and acoustic branches have powerful coupling,mainly dominating the lattice thermal conductivity.Further,we also noticed that the phonon mean free path(MFP)of the WS2/WSe2-BHs(233 nm)was remarkably attenuated by the free-standing monolayer WS2(526 nm)and WSe2(1720 nm),leading to a small significant size effect of the WS2/WSe2-BHs.Our results systematically demonstrate the low optical and acoustic phonon modes-dominated phonon thermal transport in heterostructures and give a few important guidelines for the synthesis of van der Waals heterostructures with excellent phonon transport properties.