介孔二氧化硅双重孔隙的导热特性研究

介孔二氧化硅颗粒的双重孔隙分布特征对材料的导热性能具有显著影响。本文通过微观形态表征分析了介孔二氧化硅的复合孔道,并基于受限空间内的气体分子动力学理论,构建了双重孔隙结构的热导率关联模型。为了验证理论模型的合理性与准确性,采用瞬态热带法测量了介孔二氧化硅材料(MCM-41和SBA-15)在0～30 MPa和20～550℃的环境压力及温度变化下的有效热导率。实验测量结果表明,本文理论模型可以有效预测介孔二氧化硅颗粒热导率的变化规律。进一步根据模型分析可知,材料热导率随着环境温度及压力的升高而增长,表现出明显的正相关性,同时其微观结构的差异也是热导率变化的决定性因素。     

基于微拉曼光谱技术的氧化介孔硅热导率研究

利用基于有效介质理论的介孔硅传热机理，提出一个用于分析氧化介孔硅热导率的理论模型，对影响氧化介孔硅有效热导率的因素进行了理论分析，得出用于计算氧化介孔硅有效热导率的计算公式. 采用双槽电化学腐蚀法制备介孔硅，利用微拉曼光谱技术研究了氧化介孔硅热导率随所制备介孔硅孔隙率的变化规律，比较了经不同温度处理的氧化介孔硅的导热性能差异. 孔隙率为60%，73.4%和78.8%的所制备介孔硅经300℃氧化处理后，其热导率值为8.625W/(m·K)，3.846W/(m·K)和1.817W/(m·K)；孔隙率为73.4     

基于微拉曼光谱技术的氧化介孔硅热导率研究

利用基于有效介质理论的介孔硅传热机理,提出一个用于分析氧化介孔硅热导率的理论模型,对影响氧化介孔硅有效热导率的因素进行了理论分析,得出用于计算氧化介孔硅有效热导率的计算公式. 采用双槽电化学腐蚀法制备介孔硅,利用微拉曼光谱技术研究了氧化介孔硅热导率随所制备介孔硅孔隙率的变化规律,比较了经不同温度处理的氧化介孔硅的导热性能差异. 孔隙率为60%,73.4%和78.8%的所制备介孔硅经300℃氧化处理后,其热导率值为8.625W/(m·K),3.846W/(m·K)和1.817W/(m·K);孔隙率为73.4 关键词： 理论模型 氧化介孔硅 微拉曼光谱 有效热导率     

导电复合材料的研制

为了适应Z-pinch物理实验对新材料的要求，2003年来对导电复合材料进行了初步研制。由于导电聚合物结构的特殊性，导致了导电聚合物机械加工性能很差，聚吡咯是一种具有较好的热、化学氧化和光照稳定性导电聚合物，因此利用有机材料作为基体，吸附吡咯同时进行氧化聚合，可得到性能较好导电复合材料。在导电聚合物的研制过程中，主要涉及基体材料的选择、氧化剂的选择以及反应时间对复合材料的表面电阻的影响。     

Er3+在二氧化硅介孔分子筛中的高效率发光及其分析

研究了一种新型的负载Er3 的二氧化硅介孔分子筛纳米材料,分析了其在有无功能化试剂全氟甲基磺酰(bis(perfluoromethylsulfonyl)amine)修饰作用下的吸收和荧光光谱特性,获得了高强度的荧光发射.应用Judd-OfelI理论计算了强度参数(Ω2=1.88×10-20,Ω4=5.45×10-20 cm2,Ω6=3.11×1O-20cm2)、跃迁振子强度、自发跃迁概率、能级辐射寿命等重要的光谱参数,讨论了吸收和发射跃迁截面(Ωem=10.9×10-21 cm2),研究了在介孔分子筛纳米材料中的Er3 在不同的抽运功率条件下的荧光强度变化情况.比较了Er3 在不同基质材料中的带宽特性.研究表明二氧化硅介孔分子筛有利于实现高效率的激光输出或具有较宽带宽的高增益光放大,能够成为掺铒激光器或光放大器的新型基质材料.     

介孔材料MCM-41的导热研究

文章根据二氧化硅介孔材料MCM-41纳米孔结构特点,首先建立和验证了纳米结构单元模型,然后使用平衡分子动力学方法模拟了孔壁热导率;接着耦合孔隙内气体导热,开展了一维传热分析,最终提炼出MCM-41的有效热导率表达式;并对壁厚、孔径和孔隙率对热导率的影响进行了分析.研究结果表明,MCM-41具有良好的绝热性能,其有效热导率随孔隙率增大近似呈线性减小,且表现出各向异性;导热性能沿孔道长度方向表现出准一维特性. 关键词： 有效热导率 介孔材料 MCM-41 平衡分子动力学     

Er3+在二氧化硅介孔分子筛中的高效率发光及其分析

研究了一种新型的负载Er³⁺的二氧化硅介孔分子筛纳米材料,分析了其在有无功能化试剂全氟甲基磺酰(bis(perfluoromethylsulfonyl)amine)修饰作用下的吸收和荧光光谱特性,获得了高强度的荧光发射. 应用Judd-Ofelt理论计算了强度参数(Ω₂＝1.88×10^-20cm²,Ω₄＝5.45×10^-20cm^{2关键词： 发光 二氧化硅介孔分子筛 稀土离子 Judd-Ofelt理论}     

α-Al_2O_3介孔材料导热特性的模拟

本文针对α-Al2O3有序介孔材料的导热特性开展分子动力学模拟分析.提出了一种保证电中性的孔道结构构造方法;采用逆非平衡分子动力学方法(muller-plathe法),选取Matsui势为作用势,模拟计算了Al2O3介孔晶体材料在不同环境温度下沿孔道轴向方向的热导率;并借助全面实验分析法,设计了模拟条件,以考察孔径和孔隙率对热导率的影响.模拟结果显示:介孔Al2O3热导率先随温度的升高呈上升趋势,并在200—400 K之间取得极值;而后在400—1400 K范围内,热导率随温度的升高几乎呈线性下降.孔隙率一定时,随孔径增大,介孔Al2O3材料比表面积降低,界面散射的抑制作用减弱,使材料热导率略有上升;孔径一定时,随孔隙率上升,孔道壁面声子数减少,材料热导率下降明显;相对于孔径因素,材料孔隙率对声子导热影响更大.     

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.     

聚合物基导电复合材料的研究进展

众所周知,在三大材料中,金属具有相对较高的导电性能和导热性能,而且其密度高、加工难度大;而聚合物则具有与其相反的特性：电绝缘性和低导热性,密度低,加工容易。将金属和聚合物复合,就可以获得同时具有导电性能、导热性能、低密度、良好加工性能、耐化学腐蚀的材料。     

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.     

有序介孔氧化硅SBA-15/纳米AgI复合材料制备及其物性研究

AgI复合材料因其在电化学器件上的潜在应用而受到越来越多的关注.本文介绍采用浸渍热扩散的方法制备有序介孔氧化硅SBA-15/纳米AgI复合材料,对复合材料进行了XRD、TEM、SEM及交流阻抗谱分析表征.结果发现两相复合后AgI的离子电导率提高了约2个量级、相变温度也有较大改变.我们用界面空间电荷区模型解释了离子电导率...     

导电聚合物微米/纳米结构的制备和性质

文章综述了导电聚合物微米／纳米结构(微米管、纳米管、纳米线和微米球等)近几年来所取得的研究进展．重点介绍了三种制备方法(模板合成、无模板法、电纺丝技术)和导电聚合物微米／纳米管的电学、力学、热学、磁学等性能．     

Thermal conductivity of GaAs／A1As superlattices： The Umklapp process

The thermal conductivity of GaAs/AlAs superlattices limited by the three-phonon Umklapp process and boundary scattering has been studied theoretically based on the model of lattice dynamics with force constant matrix. It was found that the Umklapp relaxation rate approximates BTω^2/n with a fitting parameter B. The thermal conductivity increases with the increase of temperature at low temperatures, and would show a peak behaviour at about 60K before falling off at high temperatures. In addition, the thermal conductivity increases with the increase of period thickness of the superlattices.     

有机溶剂热生长技术制备纳米CdS及其与聚苯胺复合膜的光学性能

以溶剂热生长技术(solvothermal technique)制备了半导体CdS的纳米微粒,并采用XRD、TEM、ED对其结构进行表征。在ITO导电玻璃上,采用电化学方法合成聚苯胺薄膜,以提拉的方法将CdS的纳米颗粒涂布其上,自组装得纳米CdS／PANI膜,并以荧光光谱(PL)及非线性Z-扫描法研究其光学特性。实验结果显示：经CdS修饰后,CdS／PANI膜的荧光发射峰强度增强,位置较单一PANI膜移至420nm处,同时经修饰后的复合物膜的非线性光学特性也有显著的提高。     

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.     

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.     

Thermal conductivity of micro/nano-porous polymers: Prediction models and applications

Micro/nano-porous polymeric material is considered a unique industrial material due to its extremely low thermal conductivity, low density, and high surface area. Therefore, it is necessary to establish an accurate thermal conductivity prediction model suiting their applicable conditions and provide a theoretical basis for expanding their applications. In this work, the development of the calculation model of equivalent thermal conductivity of micro/nano-porous polymeric materials in recent years is summarized. Firstly, it reviews the process of establishing the overall equivalent thermal conductivity calculation model for micro/nanoporous polymers. Then, the predicted calculation models of thermal conductivity are introduced separately according to the conductive and radiative thermal conductivity models. In addition, the thermal conduction part is divided into the gaseous thermal conductivity model, solid thermal conductivity model and gas–solid coupling model. Finally, it is concluded that, compared with other porous materials, there are few studies on heat transfer of micro/ nanoporous polymers, especially on the particular heat transfer mechanisms such as scale effects at the micro/nanoscale. In particular, the following aspects of porous polymers still need to be further studied: micro scaled thermal radiation, heat transfer characteristics of particular morphologies at the nanoscales, heat transfer mechanism and impact factors of micro/nanoporous polymers. Such studies would provide a more accurate prediction of thermal conductivity and a broader application in energy conversion and storage systems.