频率-电流扫描3ω法表征纳米薄膜界面热阻

纳米薄膜与基体之间的界面热输运是MEMS系统热管理和热设计的热点和难点。建立了频率扫描3ω法的热阻抗网络模型。利用频率-电流扫描3ω法和不同厚度薄膜试样得到单层纳米薄膜与基体之间的界面热阻。ZrO_2、SiO_2增透膜与基体之间的界面热阻分别为0.108 m~2·K·MW~(-1)和0.066 m~2·K·MW~(-1)。发现界面热阻与扫描频率无关,未发现界面热阻随膜厚变化的尺度效应。实验和理论分析表明,声子近界面效应在增透膜和基体界面的热输运过程中起主导作用。     

Reconstruction of Intrinsic Thermal Parameters of Methane Hydrate and Thermal Contact Resistance by Freestanding 3ω Method

It is essential to obtain thermophysical properties of methane hydrate precisely with a freestanding probe for modeling and predicting thermal transport in gas hydrates. A method with a freestanding 3ω probe is presented to reconstruct the intrinsic thermal conductivity, thermal diffusivity, and thermal contact resistance of methane hydrate. Isolated from the thermal contact resistance, the intrinsic thermal conductivity of methane hydrate decreases between 250 K and 280 K and is 41% larger than the effective value at 253 K. More importantly, when the thermal contact resistance is isolated, the temperature dependence of intrinsic thermal conductivity shows a converse trend with the generally accepted glass-like feature at high temperature. Otherwise, thermal contact resistances measured in the experiment between the freestanding 3ω probe and the methane hydrate sample are extraordinary large. The freestanding 3ω method in this work is expected to measure the thermal property of methane hydrate more accurately.     

Al/GaN/Al_2O_3微纳米多层结构界面热阻实验重构

通过GaN基微纳米器件中纳米尺度界面的热输运成为微系统热管理和热设计的热点和难点,而通过GaN/Al_2 O_3之间界面热阻尚未测试。首先采用双波长TDTR方法测量了Al膜与GaN薄膜之间的界面热阻,然后借助热阻抗网络和参数敏感性分析,利用宽频3ω法对Al/GaN/Al_2 O_3多层薄膜结构内部界面热阻进行实验重构。两种方法测量的GaN/Al_2 O_3之间界面热阻量级相同,相互验证了测试结果的合理性。两种方法结合可实现微纳米多层结构多个热物性参数的精细描述。     

基于ReaxFF反应分子动力学模拟的正十二烷醇的热裂解特性研究

醇类添加剂是提高碳氢燃料再生冷却效率的有效途径之一。特别是多碳醇由于自身高热值成为了潜在的主动冷却介质，而其裂解机理尚未完善。本研究基于反应分子动力学模拟的方法，分别探究了正十二烷、正十二烷醇的热解过程，从分子尺度揭示其反应动力学微观机理，并分析温度等敏感因素对反应速率、产物分布的影响。结果表明，温度的提高会极大地提升热解的反应速率，并且反应物倾向于分解成分子量更小的气体产物。相比于正十二烷，正十二烷醇的起始裂解温度以及活化能更低，其展现了作为主动冷却介质的潜力。