考虑接触热阻的纳米颗粒堆积热导率的分析

本文首先使用Callaway热导率模型对SiO₂纳米颗粒的热导率进行了近似计算,然后耦合堆积纳米孔隙内的导热和辐射、颗粒接触热阻,基于颗粒堆积单元结构模型的一维传热分析,最终推导得到了颗粒堆积有效热导率关于颗粒直径和温度、堆积孔隙率、颗粒热导率、气相热导率、辐射传热和接触热阻的关系式,并用该式进行了相关讨论。研究结果表明,对于纳米颗粒堆积,界面接触热阻不容忽略;在低孔隙率和颗粒不参与辐射的条件下,由于受到接触热阻的影响,存在最佳孔隙率（或密度）使得堆积热导率存在最大值。     

纳米悬浮液热导率测量及其预测模型的探讨

纳米颗粒悬浮液具有广泛应用于强化传热的潜在优势。本文采用加入表面活性剂的方法提高纳米悬浮液的悬浮稳定性,并用瞬态热线法测量了热导率。在分析现有理论模型和纳米悬浮液热导率影响因素研究的基础上,从弹性传动和非弹性传动两方面分析了纳米尺度效应导致纳米悬浮液热导率提高的机理。发现已有的理论公式仍然存在一定欠缺,预测值比实验值偏低,有关机理尚有待于深入探讨。     

多约束纳米结构的声子热导率模型研究

纳米技术的快速发展使得对微纳尺度导热机理的深入研究变得至关重要. 理论和实验都表明, 在纳米尺度下声子热导率将表现出尺寸效应. 基于声子玻尔兹曼方程和修正声子平均自由程的方法得到了多约束纳米结构的声子热导率模型, 可以描述多个几何约束共同作用下热导率的尺寸效应. 不同几何约束对声子输运的限制作用可以分开计算, 总体影响则通过马西森定则进行耦合. 对于热流方向的约束, 采用扩散近似的方法求解声子玻尔兹曼方程; 对于侧面边界约束, 采用修正平均自由程的方法计算边界散射对热导率的影响. 得到的模型能够预测纳米薄膜(法向和面向)及有限长度方形纳米线的热导率随相应特征尺寸的变化. 与蒙特卡罗模拟及硅纳米结构热导率实验值的对比验证了模型的正确性.     

金属颗粒薄膜巨磁电阻效应的影响因素

研究金属颗粒薄膜的颗粒尺寸、磁性组分等对巨磁电阻效应的影响.在自由电子模型和自旋相关散射理论的基础上，计算了金属颗粒膜体系的电子平均散射势.在计算过程中将自旋相关项与宏观量相联系，得到了巨磁电阻效应与磁性成分比例、颗粒尺寸的关系.磁电阻效应的模拟曲线表明，增加磁性成分比例和减小磁性颗粒尺寸可增强颗粒膜的巨磁电阻效应. 关键词：     

纳米多孔氩薄膜热导率的分子动力学模拟

利用经典的Lennard-Jones势能模型,采用分子动力学模拟方法研究纳米多孔氩薄膜热导率.结果表明,纳米多孔氩薄膜热导率明显小于同温度下纯纳米氩薄膜热导率,并且孔隙率越大热导率减小越多.借助基于并联方法的有效热导率模型,对纳米多孔氩薄膜的热导率随孔隙率的变化进行解释.模拟结果还发现,薄膜内的多孔分布对薄膜的热导率有影响.     

氮化铝陶瓷低温热导率的实验研究

根据轴向稳态热流法原理 ,实验研究了 Al N陶瓷的低温热导率 ,为高温超导制冷机直接冷却提供了必要的实验数据。 Al N的热导率在 30～ 170 K之间 ,随温度的升高而增大 ,在 10 0 K时达到 5 8.36 W/ (m· K)。根据平均自由程理论 ,对影响氮化铝陶瓷热导率的微观因素进行了分析 ,影响本次测试氮化铝样品低温热导率的主要因素为声子与缺陷之间的散射。     

二氧化硅纳米薄膜非平衡热导率研究

二氧化硅纳米绝缘薄膜的传热是靠声子在薄膜的振动实现的.声子在纳米薄膜结构中传输的非平衡性影响了薄膜的热导率,3ω实验方法是一种可以对薄膜热导率进行瞬时测量的方法,本文采用3ω方法分别测量低频率段和高频段的二氧化硅薄膜温升及二氧化硅薄膜的热导率,对二氧化硅薄膜的非平衡热导率进行了分析.     

纳米ZnO粉末中随机激光现象

实验采用三倍频Nd:YAG(波长355 nm，脉宽8ns，频率30Hz) 脉冲激光器作为抽运光源，在ZnO纳米粉末(直径～100 nm)中发现了类似激光现象.并用环形腔理论模拟了ZnO的颗粒密度对平均自由程的影响，从理论上证明在纳秒级激光器的抽运下，ZnO纳米粉末也可以发射激光. 关键词： 类似激光 ZnO纳米粉末 平均自由程     

分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究

提出了一基于Sierpinski分形结构的Si/Ge纳米复合材料结构,以调控纳米复合材料的热导率.采用非平衡分子动力学方法模拟研究了分形结构Si/Ge纳米复合材料的导热性能,给出了硅原子百分比、轴向长度以及截面尺寸对分形结构纳米复合材料热导率的影响规律,并与传统矩形结构进行了对比.研究结果表明,分形结构纳米复合材料增强了Si/Ge界面散射作用,使得热导率低于传统矩形结构,这为提高材料的热电效率提供了有效途径.Si原子百分比、截面尺寸、轴向长度皆对分形结构纳米复合材料热导率存在着重要影响.纳米复合材料热导率随着Si原子百分比的增加呈先减小后增加的趋势,随轴向长度的增加则呈单调增大趋势.     

硅纳米薄膜法向热导率的进一步分析

应用非平衡分子动力学方法进一步研究了平均温度为300K、厚度为2.715nm-43.44nm的单晶硅薄膜的法向热导率,模拟结果表明,薄膜热导率低于同温度下单晶硅的实验值,存在显著的尺寸效应,当膜厚度在20nm以下时,法向热导率随尺度减小而线性减小,当膜厚度大于20nm时法向热导率随尺度呈现二阶多项式变化。法向热导率的变化规律与面向热导率的变化规律类似,表明薄膜厚度和表面晶格结构对声子传热影响的复杂性。     

纳米颗粒悬浮液热物性及颗粒比热容尺寸效应

运用有效介质近似与分形理论描述纳米颗粒团聚体空间分布,同时考虑颗粒尺寸效应及表面吸附作用,建立起 纳米颗粒悬浮液有效导热系数预示模型,结果与实测数据相符。从弹性介质假设出发,简化声子色散关系并考虑表面软化 作用,建立起纳米颗粒比热容理论模型,提出尺寸效应参数,结果与实验数据符合较好。     

蓝宝石Al_2O_3晶体的高压热传导系数研究

对蓝宝石Al2O3晶体在高压下的热传导系数这一在的理论和实验仍处于探索中的问题,本文从较严格的固体理论出发,考虑到晶格声子的最小平均自由程、Debye温度、Gruneisen参数以及冲击温度在冲击压缩状态下的变化,进而对在高压实验中最常用的窗口材料蓝宝石Al2O3晶体的导热系数进行了理论分析,计算结果较好解释了实验结果.     

铂纳米粒子热稳定性的原子级模拟研究

本文采用分子动力学结合嵌入原子多体势,模拟了铂纳米粒子在升温过程中的热稳定性和熔化机制,并利用共近邻分析方法分析了它的微结构演化过程。模拟的结果表明：铂纳米粒子的熔点明显低于体材料的熔点;由于表面层原子的结合力较弱,在升温过程中表面会首先出现预熔;纳米粒子的熔化是从表面层开始的,并随着温度的升高,熔化的表面层会逐渐向内部扩展,最终导致纳米粒子整体转变为液态结构;当温度低于表面预熔温度时,纳米粒子保持良好的晶态结构。     

功能化单壁碳纳米管的热导率

采用基于BrennerⅡ势的非平衡态分子动力学方法,模拟研究了300K温度下经氢化学修饰的(10,0)单壁碳纳米管的热导率.研究显示功能化后碳管的热导率有明显减小,当有一列碳原子被氢化后（功能化程度为5%）,碳管的热导率减小了大约1/3,为了进一步解释这种功能化对碳纳米管热导率的影响,计算了不同功能化程度下碳纳米管的声子谱.     

功能化单壁碳纳米管的热导率

采用基于BrennerⅡ势的非平衡态分子动力学方法,模拟研究了300K温度下经氢化学修饰的(10,0)单壁碳纳米管的热导率.研究显示功能化后碳管的热导率有明显减小,当有一列碳原子被氢化后（功能化程度为5%）,碳管的热导率减小了大约1/3,为了进一步解释这种功能化对碳纳米管热导率的影响,计算了不同功能化程度下碳纳米管的声子谱.     

双能隙超导体MgB2的热导

测量了多晶MgB2的热导，实验温区为5—300K.在双能隙模型下，用基于BCS超导理论的BRT热导理论对实验结果进行了分析，给出MgB2中两个能隙大小分别为16和51meV.对电子热导的分析结果表明σ能带准粒子受到的杂质散射远小于π能带准粒子受到的杂质散射.与单晶MgB2的热导实验结果相比，多晶MgB2的声子热导结果表明在c方向上热传导声子受到来自σ能带准粒子的散射，显示了MgB2在能量输运上的各向异性. 关键词： MgB2 热导率 能隙     

热线法测量材料热导率

讨论在SHT-20型热物性自动测量仪上,用热线法测量材料热导率的原理和方法,并给出了测量结果.     

GaN薄膜的热导率模型研究

准确预测GaN半导体材料的热导率对GaN基功率电子器件的热设计具有重要意义.本文基于第一性原理计算和经典Debye-Callaway模型,通过分析和完善Debye-Callaway模型中关于声子散射率的子模型,建立了用于预测温度、同位素、点缺陷、位错、薄膜厚度、应力等因素影响的GaN薄膜热导率的理论模型.具体来说,对声...     

Thermal conductivity of a kind of mesoporous silica SBA-15

Mesoporous silica SBA-15 consists of uniform hexagonal, unconnected cylindrical channels with diameters that can be tuned within a range of 1.5 nm-30 nm, and is thought to have a special thermal conductivity. The theoretical investigation of the shell thermal conductivity of the mesoporous silica is performed in the relaxation time approximation in this paper and an available one-dimensional heat transfer model is used to predict the effective thermal conductivity （ETC） of the mesoporous silica. The experimental result of the ETC is also presented for comparison. The shell thermal conductivity of the mesoporous silica decreases with mesochannel radius increasing or wall thickness decreasing, but does not strictly decrease with porosity increasing. The thermal radiation possibly plays a primary role in heat transfer at the large porosity scale. The predicted ETC of SBA-15 with only conduction considered is quite low at the large porosity, even lower than the thermal conductivity of the silica aerogels. To realize it, doping carbon or other matters which can strongly absorb infrared light into SBA-15 is a possible way.