十八烷酸热传导机制的尺度效应研究

十八烷酸的热导率具有显著的尺寸依赖性,然而只有宏观热输运性质得到充分研究,限制了微尺度特征结构的复合材料热性能的进一步提高。因此,为满足新型复合相变材料的研究需求,十八烷酸的纳米尺度热输运特性亟待解决。基于分子动力学模拟,系统性地研究了块体、纳米线和纳米链三种形态的十八烷酸热导率的演变规律,通过平衡法模拟的热导率分别为0.4546、0.2213和0.0085W·m^-1·K^-1;结合声子态密度和重叠能分析,发现在较低频率声子振动的衰减导致纳米线热导率低于块体,显著降低的声子重叠能严重阻碍纳米链的声子输运导致极低热导率。

封装铜纳米线的碳米纳管热输运温度影响机制探究

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属纳米线的制备、调控和应用已经得到初步探索,作为一种典型的碳管核壳结构,其热输运特性及机制具有较强的研究价值。因此,本工作以铜金属为典型,探究碳管内封装铜纳米线结构在不同的加热温度下复合结构的热导率变化,并通过管内纳米线轨迹、温度分布、声子态密度和重叠能等进行热输运机制分析。

金纳米颗粒修饰碳纳米管热输运机制研究

碳纳米管管间界面输运性能是影响其组装材料的热导率的关键因素,研究发现通过修饰金属纳米颗粒能极大影响碳纳米管界面输运性能,但其作用机制尚不清楚。因此,进一步探讨金纳米颗粒对界面热输运性能的影响以及阐明纳米颗粒在界面热输运中的作用机制至关重要。本文系统地研究了不同修饰量下的金纳米颗粒修饰的碳纳米管界面热输运变化规律,并结合声子态密度和声子重叠能的表征结果进行深入分析,揭示了金纳米颗粒提升碳纳米管界面输运能力的作用机制。

碳纳米管间碘链负载量和分布的导热强化探究

碳纳米管间界面热阻导致了组装材料的十分低的热导率,极大阻碍了碳纳米管的应用。管间负载碘链可以有效改善界面热输运,并已经通过实验得到证实,但是管间碘链的强化导热的热物理机制,缺乏深入的探究。界面热输运提高的最大化的碘链负载方式,以及碘链引入带来的异质原子散射效应,亟待进一步的探究。因此本工作采用分子动力学模拟,计算了不同管间负载量的碘链,并比较了两种初始分布的碳管热导,通过声子态密度和声子重叠能进一步分析其作用机制,讨论了引入的管间碘链带来的对热输运的强化作用。

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。