面向热界面应用的多壁碳纳米管阵列生长优化

由于杰出的导热和柔韧性能,碳纳米管被认为是提升大功率微电子系统热耗散性能的理想热界面材料。多壁碳纳米管阵列能实现低成本的大规模生产,成为制备热界面材料的最佳选择。但是多壁碳纳米管阵列的生长过程的最优因素尚未廓清。本文从实验上系统研究了催化剂的升华温度对浮动催化化学气相沉积法制备出的多壁碳纳米管阵列结构及热输运的影响规律,得到了最佳的催化剂升华温度,为实现最优导热性能的多壁碳纳米管阵列热界面材料提供实验指导。     

全固态锂离子电池内部热输运研究前沿

本文简要阐述了全固态锂离子电池的特点及其内部热输运研究的意义.介绍并总结了国内外与正极材料、负极材料、固态电解质,以及电极与电解质界面热输运性质相关的实验和理论工作.针对脱嵌锂过程对电极材料热导率的影响机理尚不明确,非晶态转变对电极材料热输运研究的挑战,界面热输运模型与方法不足等问题,系统梳理了全固态锂离子电池内部热输运的重要前沿科学问题.     

缺陷增强铜/金刚石界面热导的分子动力学研究

铜和金刚石热载流子不同且声子态密度差异大，限制了其界面热输运。本文采用分子动力学模拟对铜和金刚石的界面热输运机理进行探究，提出通过对界面附近纳米尺度的金刚石层添加缺陷来改善其与铜的界面声子耦合。计算结果表明，在缺陷浓度为0.08时，铜和金刚石的界面热导比未添加缺陷时提高了89.2%。并进一步发现，虽然有缺陷的金刚石薄层自身热导率有所下降但仍远高于一般的热界面材料，因此界面处的集总热阻仍然得到了大幅降低。     

碳纳米管纤维的界面设计及热/电输运调控

近年来,为了发挥碳纳米管的真正效用,其研究方向以碳管纤维、薄膜、三维泡沫等宏观组装体为主。其中碳纳米管纤维不仅克服了单根碳管尺寸问题,更能体现碳管本身的优异性能。本文通过引入双马来酰亚胺聚合物在碳管纤维中构建交联网络结构,采用多种固化方式获得差异化碳管界面结构,实现碳管纤维热/电输运性能的调控。本文研究结果可为设计制备具有可调控能量输运特性的智能碳管纤维提供理论指导及实验评价手段。     

碳纳米管的热导率:从弹道到扩散输运

采用非平衡分子动力学方法研究了300 K和1000 K时（5,5）碳纳米管热导率随长度的变化.在室温下,碳纳米管长度小于40 nm时热导率与长度呈线性关系,此时导热处于弹道输运阶段,单位面积弹道热导为5.88×10⁹ Wm^-2K^-1．随着碳纳米管长度的增加,其热导率逐渐增加,但增加速度随长度逐渐减小,此时导热处于弹道—扩散输运阶段,并随长度的增加从以弹道输运为主向以扩散输运为主转变．长度大于10 μm时由于弹道输运可以忽略,导热近似达到完全 关键词： 碳纳米管 热导率 弹道输运 低维导热     

管间界面特性对周向超声导波传播特性的影响

采用界面弹簧模型对圆管结构的管间界面特性进行描述, 推导出含弱界面的圆管结构中声波沿周向传播时的位移场及应力场的数学表达式. 在此基础上采用导波的模式展开分析方法, 给出了与管间界面特性及激励源密切相关的周向超声导波模式展开系数的解析表达式. 数值分析了管间界面特性的变化对周向超声导波的频散和声场产生的影响. 理论与数值分析结果表明, 通过选择适当的驱动频率及周向导波模式, 可使周向超声导波的相速度及圆管外表面的位移场随管间界面特性的变化表现出非常敏感且单调的性质. 这一结果有助于采用周向超声导波方法准确定征圆管结构的管间界面特性.     

径向压缩碳纳米管的电子输运性质

研究径向压缩形变对碳纳米管电子输运性质的影响对搭建微纳碳基电子器件具有重要意义.本文利用分子动力学模拟方法研究了碳纳米管与金属界面接触构型,得出碳纳米管径向压缩形变的规律.模拟结果表明:碳纳米管在水平接触金属表面后,其稳定状态下的径向压缩形变大小会受接触长度、管径大小、金属种类和片层数量的影响.基于紧束缚密度泛函理论和...     

外加电场作用下碳纳米管结构稳定性及结构修饰研究

利用外加电场的方法，对多壁碳纳米管的结构稳定性进行了研究.结果表明当场强达到30 V/nm时，碳纳米管端部的结构失稳，端部碳原子间的π键被打开，外部原子开始进入到碳纳米管的结构中.利用电子显微镜作为纳米加工仪器，通过外加电场的方法在多壁碳纳米管的端部制备了非晶态碳纳米线，形成碳纳米管-纳米线复合结构.碳纳米管和纳米线结合处的σ键作为绝缘界面，形成了电子输运的势垒.     

低偏压下单层碳纳米管的输运特征

系统地计算了各种手性碳纳米管最低导带的电子速度和有效质量的变化规律,在此基础上推断手性碳纳米管低偏压下的输运特征,计算表明:在低偏压电子输运时,同一系列(手性角相同)的各种手性金属碳纳米管的输运性质相同,与管径无关,但不同系列的手性金属碳纳米管的输运性质有明显区别;而同一系列的各种手性半导体型碳纳米管的输运性质有一定差异,但不同系列的手性半导体型碳纳米管的输运性质有着显著差异.这一结果说明:碳纳米管在低偏压下的输运特征与系列有着密切的关系,手性角是决定各种碳纳米管在低偏压下具有不同输运性质的最关键的几何参 关键词： 碳纳米管 手性角 电子速度 有效质量     

基于界面热阻等效模型的超导磁体热输运分析

为解决直接冷却超导磁体中接触界面热阻造成的传热不连续问题,以实验数据为依据采用等效模型模拟接触界面热阻;基于有限元理论分析界面热阻对超导磁体热输运的影响;仿真结果表明等效模型的采用有助于解决低温下超导磁体接触界面间传热的不连续性问题,为研究高温超导磁体的热输运机理提供了一种新思路.