用分子动力学方法预测硅纳米薄膜的热导率

采用非平衡分子动力学方法,基于优化的集成势函数COMPASS力场,预测了室温下(300K)硅纳米薄膜的热导率.模拟结果表明:厚度约4~10nm的硅薄膜的热导率在3.06~7.28 W/(m·K)范围,并且随着膜厚的增加而增大,表现出明显的尺度效应.在所计算的薄膜厚度范围内,硅纳米薄膜的热导率与薄膜厚度呈现近似线性变化的关系.应用气动理论对产生的尺度效应进行了初步的理论分析,当薄膜厚度在几纳米到十几纳米时,有效声子平均自由程与膜厚有关,不再等于体材料的平均自由程.同时也将本文的预测结果与其他研究者采用Stillinger-Weber势所进行的模拟结果进行了比较.为分子动力学方法在低维材料热物性方面的研究提供了有益的参考.     

聚酰亚胺不对称多孔膜的制备及表征

采用非溶剂诱导相转化法制备具有低导热系数的聚酰亚胺(PI)不对称多孔膜,考察成膜温度、涂膜厚度对聚酰亚胺多孔膜形貌和结构的调控作用及对各项性能的影响。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热机械分析仪(TMA)、热重分析仪(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)等对制备的聚酰亚胺多孔膜的热稳定性、孔结构与形貌等进行表征。结果表明:采用非溶剂诱导相转化法制备的聚酰亚胺多孔膜为不对称膜,且具有较低的导热系数;随着成膜温度的升高,薄膜的孔结构由指状孔逐渐变为海绵状孔,薄膜孔隙率由84.5%下降至72.5%,材料的导热系数由0.041 7 W/(m·K)降低至0.036 3 W/(m·K)后又升高;随着涂膜厚度的增大,指状孔与海绵状孔的孔径都增大,由于海绵状孔的数量增加,导致薄膜孔隙率下降,导热系数呈先降低后增大的趋势;孔隙率为86.6%时,导热系数低至0.032 6 W/(m·K)。     

激光脉冲法研究多孔SiO2薄膜的纵向热导率

采用激光脉冲法成功地测量了Si基底上多孔SiO2 薄膜的纵向热导率 .致密SiO2 薄膜的热导率测试数据与已有多篇文献报导值一致 .对多孔SiO2 薄膜的热导率测试结果表明 :薄膜化有利于降低材料的热导率 ,提高隔热效果 ;随着孔率增大 ,薄膜热导率明显下降 ;溶胶 凝胶法制备的孔率为 4 0 %的SiO2 多孔薄膜的热导率为 0 11W /m·K ,属隔热材料 .     

聚酰亚胺薄膜层叠体热处理过程中的结构演变

将双向拉伸PI薄膜,层叠后经800℃炭化所得样品在热压机中进行从2 500℃到2 800℃的高温石墨化处理制得了高定向石墨材料。借助SEM、XRD、四探针法等测试手段分析了PI薄膜层叠成型体在热处理过程中尺寸、传导性能、微观结构等的变化。结果表明石墨化处理后,样品径向增大,厚度减小;2 800℃处理后材料层间距接近单晶石墨的理论层间距,表现出了较高的石墨化程度,且具有高的取向性和传导性能,根据电阻率与热导率的相关公式推得其热导率为1 000 W/(m.K)～1600 W/(m.K).在整个热处理过程中,所生成的物质继承了原料分子的取向性。     

SPS烧结制备热障材料ZrMgMo_3O_(12)及其热学性能研究

利用固相法制备了ZrMgMo_3O_(12)粉末,利用放电等离子体烧结(SPS)技术制备了致密的低负热膨胀系数热障材料ZrMgMo_3O_(12)陶瓷,讨论了ZrMgMo_3O_(12)结构、表面形貌以及烧结温度对其热膨胀性能和热导率的影响规律.结果表明:烧结温度为750℃时,样品的致密性最好,相对密度高达97%以上;其平均体热膨胀系数为-4.0×10~(-6)/K;从室温到600℃的热导率为1.05~1.3 W/(m·K).因而,使用SPS烧结技术可以制备出致密度高、热膨胀系数和热导率低的ZrMgMo_3O_(12)陶瓷.     

碳纤维骨架石墨烯导电导热薄膜的制备及表征

在对碳纤维进行除浆和预氧化的基础上,将其与中间相沥青甲苯溶液混合,通过抽滤法制备碳纤维薄膜骨架,二次抽滤氧化石墨烯填充到碳骨架之间,经热处理后制得具有三维网络结构的自支撑G-CF-MP复合薄膜.探索和分析了不同碳化和石墨化温度对薄膜材料形貌、导电性以及导热性能的影响.通过结构表征发现,碳纤维之间相互搭建构成高机械性能的碳骨架,碳纤维表面以及纤维之间的空隙被石墨烯均匀地包覆和填充,中间相沥青在达到软化点后呈现出流动性和黏性,充分润湿碳纤维与石墨烯之间的间隙,3种碳材料协同作用,从而获得了高机械强度以及高导电性的G-CF-MP复合薄膜材料.导电性测试发现,石墨化处理可以有效提高材料的导电性,G-CF-MP复合薄膜在经过900℃碳化后的方阻为2.853Ω/sq,经过石墨化处理后的方阻降低为0.229Ω/sq.经过导热性能测试,G-CF-MP(900℃)的热导率为475.2 W/(m·K),G-CF-MP(2 300℃)的热导率为532.8 W/(m·K).     

高导热石墨烯/萘甲醇复合薄膜的制备及其在LED上的应用

石墨烯由于具有超高的导热性能,在热管理上有着广阔的应用前景。从修复结构缺陷出发,以氧化石墨烯为原料,有机小分子萘甲醇为修复剂,采用蒸发自组装法制备氧化石墨烯/萘甲醇(GO/NMT)复合薄膜,然后经过高温石墨化得到石墨化–石墨烯/萘甲醇(g-GO/NMT)薄膜。通过SEM、FT-IR、XRD、拉曼对制备的复合薄膜进行结构分析,并对其导热性能进行测试,当NMT的添加量为15%时,薄膜热导率达856.476 W/(m·K ),比石墨化–石墨烯(g-GO)薄膜的热导率提高了35%;通过对商用LED灯芯实际散热进行测试,g-GO膜的表面温度高达33.7 ℃,而g-GO/NMT复合膜的温度较低,仅为31.5 ℃。研究结果表明,g-GO/NMT复合膜具有更好的散热性能和更有效的热管理能力。     

石墨薄膜热导率的研究

通过对90K~350K温度下石墨薄膜热导率的数据进行拟合分析,从理论上预测了石墨薄膜热导率随温度的变化趋势.结果表明,当薄膜厚度可与声子平均自由程比拟时,石墨薄膜热导率的尺寸效应比较明显.该尺寸效应归因于薄膜的边界对载热声子散射作用的增强.     

潘三井田煤系地层岩石热导率参数特征及大地热流研究

煤系地层岩石热导率是计算大地热流值的主要参数,也是评价地层热量传导特性的重要依据。基于潘三煤矿煤系地层所测定的77块岩石样品的热导率数据,结合区内前人的研究成果,全面分析了井田内岩石热导率参数特征并计算出大地热流值。研究结果表明:井田内煤系地层岩石热导率变化范围为0. 491～4. 583W/(m·K),平均值为2. 64W/(m·K),砂岩的热导率普遍大于泥岩和煤;热导率和深度、密度均表现为正相关关系。井田内平均大地热流值为73. 14mW/m~2,略高于安徽省大地热流平均值,呈现出较高的地热状态。     

TiC含量对AlN-TiC复相材料导热性能的影响

采用热压烧结工艺制备了AlN-TiC复相材料。通过激光导热仪,研究了TiC含量对材料导热性能的影响。结果表明:随着TiC的质量分数的增加,复相材料的热导率逐渐下降,当TiC的质量分数增至50t%时,热导率由102.9 W/(m.K)下降到46.6 W/(m.K),并对A1N-TiC的相组成和显微结构进行了观察分析。     

KBr掺杂多晶SnSe化合物热电性能的研究

采用感应熔炼结合快速感应热压方法制备了K_xSn_(1-x)SeBr_x(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)系列样品,研究了KBr掺杂对多晶Sn Se热电性能的影响.当温度为373 K时,x=0.05的样品电导率达到39.12 S/cm,是纯Sn Se的24倍;同时在T=810 K时获得一个较低的晶格热导率0.26 W/(m·K),峰值ZT达到了0.85,提高了70%.结果表明:KBr掺杂能有效提高Sn Se材料在中低段(300~700 K)的热电性能.     

既有建筑各组成类型围护结构 热工性能分类诊断的方法

基于等效传热系数法与正交试验法,针对既有建筑各组成类型围护结构的热工性能提出了一种分类诊断方法.该诊断方法首先将各类型围护结构的传热系数综合成一个等效指标——综合等效传热系数.只需要测量既有建筑室内外温度序列与各类型围护结构的几何尺寸,便可以计算出综合等效传热系数,再通过正交试验法与回归分析法求出各类型围护结构的等效传热系数.将各类型围护结构的等效传热系数与节能设计标准中传热系数的限值进行比较,便可以诊断其热工性能.为了验证方法的可行性,以位于长沙市的一栋实验小房为例进行计算,得到了外墙、外窗、屋顶与外门的等效传热系数分别为1.62 W/(m2·K)、2.84 W/(m2·K)、1.25 W/(m2·K)、3.14 W/(m2·K).对比等效传热系数与实际传热系数,两者数值吻合较好,证明了该方法在工程应用上具有可行性.     

蒙脱土/还原石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜的制备及其导热性能

以蒙脱土/氧化石墨烯(MMT/GO)为二元填料,采用一步溶液共混法,并经水合肼还原,制备得到蒙脱土/还原石墨烯/聚乙烯醇(MMT/rGO/PVA)复合薄膜,研究了GO的氧化程度、MMT/GO二元填料的组成及质量分数对复合薄膜导热性能的影响.结果表明:低温浴条件下制备得到的GO具有更完整的sp2杂化碳晶格,有利于rGO导热性能的发挥;MMT片层能有效阻止GO在还原过程中团聚,使rGO在复合薄膜中形成有序排列结构,有利于复合薄膜导热性能的提升;同时,由于MMT/GO二元填料能与PVA基体之间形成氢键,大大改善了填料和聚合物之间的界面结合力,降低了界面热阻,进一步提高了复合薄膜的导热性能.当MMT与GO的质量比为2∶1,复合薄膜中MMT/GO二元填料的质量分数为12%时,MMT/rGO/PVA复合薄膜的热导率达到66.4 W/(m·K),比纯PVA(0.5 W/(m·K))至少提高了132倍.     

无压烧结凹凸棒块材的热导率研究

为探索凹凸棒天然矿物作为隔热材料的应用潜力，采用无压烧结方法制备了凹凸棒块材，研究了烧结温度对样品相组成、表面形貌、孔隙率以及热导率的影响.结果表明：随着烧结温度的升高，凹凸棒块材由以700℃时的石英相为主，转变为800～900℃时的石英与顽火辉石两相共存以及1 000～1 200℃时的石英、顽火辉石和方石英三相共存；微观结构由疏松的纤维形态，转变为以SiO₂为基体、MgO·SiO₂为第二相的致密结构，孔隙率显著降低.凹凸棒块材的热导率随着烧结温度的升高而增大，700℃下烧结的凹凸棒块材具有极低的热导率，室温下热导率为0.16 W/(m·K),且几乎不随测试温度的变化而变化，因此凹凸棒天然矿物作为隔热材料具有很大的潜力.     

Study on the thermal performance of externaI wall of bamboo structure

为了对已建成竹结构建筑外墙的热工性能进行评价,采用控温箱-热流计法对现代竹结构抗震安居房外墙(抹灰和挂板两种饰面)传热阻进行了实测与分析.结果表明:控温箱-热流计法测试竹材墙体传热阻时误差较大,影响墙体传热阻的主要因素为竹材墙体内部结构组成及测试位置;抹灰饰面外墙平均实测传热阻为1.52(m2·K)/W,传热系数为0.66W/(m2·K),可应用在夏热冬冷、夏热冬暖地区,4层及以上建筑可达到节能65％标准;挂板饰面外墙平均实测传热阻为2.71(m2·K)/W,传热系数为0.37W/(m2·K),可以应用在夏热冬冷、寒冷地区和严寒地区,并达到节能65％的标准.     

高导热石墨烯/萘甲醇复合薄膜的制备及其在LED上的应用

石墨烯由于具有超高的导热性能,在热管理上有着广阔的应用前景。从修复结构缺陷出发,以氧化石墨烯为原料,有机小分子萘甲醇为修复剂,采用蒸发自组装法制备氧化石墨烯/萘甲醇(GO/NMT)复合薄膜,然后经过高温石墨化得到石墨化–石墨烯/萘甲醇(g-GO/NMT)薄膜。通过SEM、FT-IR、XRD、拉曼对制备的复合薄膜进行结构分析,并对其导热性能进行测试,当NMT的添加量为15%时,薄膜热导率达856.476 W/(m·K ),比石墨化–石墨烯(g-GO)薄膜的热导率提高了35%;通过对商用LED灯芯实际散热进行测试,g-GO膜的表面温度高达33.7 ℃,而g-GO/NMT复合膜的温度较低,仅为31.5 ℃。研究结果表明,g-GO/NMT复合膜具有更好的散热性能和更有效的热管理能力。     

(Nd0.62 Li0.15)TiO3陶瓷的制备及其热电性能

采用固相反应法与无压烧结法相结合制备了ABO₃型钙钛矿(Nd_0.62Li_0.15)TiO₃晶体陶瓷材料,并对其热电性能进行了表征.高分辨率透射电镜观察显示,制备的材料具有纳米超晶格结构,导致材料表现出玻璃态热传导特征且热导率小于2W/(m·K),该玻璃态热传导源于超晶格结构形成的大量纳米域界面对声子的强烈散射.A位空位填充使材料的电子电导率得到了明显改善,但对材料的热导率影响不大.塞贝克系数因为TiO₆八面体的扭曲而受到一定的影响.在测试温度范围内,块体陶瓷在500K时得到了最高的无因次热电优值(ZT)0.019.     

石墨烯量子点用于修复石墨烯结构缺陷及其薄膜导热性能研究

为解决GO制备过程中,不可避免引入的石墨烯拓扑结构缺陷对热传递性能的显著影响,研究采用石墨烯量子点(GQDs)作为外部碳源,通过在高温条件下修复石墨烯中的拓扑结构缺陷,制备出了自支撑的石墨化–氧化石墨烯/石墨烯量子点(g-GO/GQDs)散热薄膜。与原始的gGO膜相比,g-GO/GQDs薄膜的面内热导率提高了22.1%,达到739.04 W/(m·K)。通过进一步的薄膜结构分析,发现其热导率的提高可归因于石墨化过程中sp2碳晶格域的恢复和形成。石墨烯导热薄膜的散热性能研究表明,该研究结果可有效提高石墨烯薄膜的散热效果,为制备高性能散热薄膜提供了新思路。     

不同温度非晶态Fe76.6Si4.9 B18.5合金颗粒的穆斯堡尔谱和磁性

通过测量不同温度的穆斯保尔谱和热磁曲线，研究非晶态Fe76.6Si4.9B18.5合金颗粒的结构和磁性随温度的变化．从室温到673K时，颗粒基本保持非晶态结构，但有少量弛豫发生，表现为铁磁性；在723K时呈现顺磁性。得到其非晶态居里点是720K，长时间保持723K时，样品有晶化现象，但在晶化温度735K以下，主体仍为非晶态结构；773K时，颗粒已完全转变为晶态结构，主要包括Fe2B和Fe3Si及a-Fe等晶相，呈现铁磁性；在815K和873K时，铁磁性晶态相混合物中，伴有顺磁相FeSi出现；1173K时，合金颗粒已在Fe2B和a-Fe的居里温度以上，表现为顺磁性．由谱中还可看出，制备出非晶态原料中Fe2B和a-Fe相的比例与由非晶态晶化得到的晶态中的比例明显不同．     

金红石型二氧化钛薄膜热导率的数值模拟

在COMPASS力场下,基于NEMD方法,选用NVE系综,在温度300 K下对不同薄膜厚度和不同空位浓度下的金红石型二氧化钛薄膜热导率进行计算模拟研究.结果表明:在5.92～8.29 nm厚度范围内,二氧化钛薄膜热导率为1.899～2.522 Wm-1 K-1,且随着二氧化钛薄膜厚度的增大,其热导率也随之增大.在相同二...