固体材料接触界面热阻广泛地存在于各种工程应用问题当中,如航天器(卫星和宇宙飞船等)热控制技术、大功率集成电路芯片的散热设计、制冷机直接冷却高温超导磁储能系统、低温液体储运设备的设计等,是微结构传热学中的重点和难点,是亟须解决的关键科学问题。本课题来源于国家自然科学基金项目(50876034):基于激光光热法的三维微结构低温固体接触界面层热输运特性研究。本文研究内容即为铜和氮化铝材料接触界面层热阻研究。接触界面热阻受多种因素影响,其中,材料的热物性是研究接触界面热阻的基础。本文以激光光热法为研究手段,以两级G-M制冷机为实验冷源,建立低温真空条件下的温度测量与控制系统和实验测量系统,测量50K~300K温区内铜和氮化铝材料的热扩散系数,获得实验数据,以及在0.20MPa~0.57MPa压强范围内,70K~300K温区内铜和氮化铝材料的接触界面热阻。基于相关实验数据,使用matlab软件对实验数据进行回归分析和模型仿真,获得接触界面热阻的完全二次型预测模型。揭示微尺度层面下低温固体接触界面层的热输运特性及作用机理。实验研究和仿真表明:氮化铝的热扩散系数在70K~150K温区内随温度变化显著,在150K~300K温区内随温度变化比较缓慢。而铜的热扩散系数在50K~100K温区内随温度变化显著,在100K~300K温区内随温度变化比较缓慢。铜和氮化铝接触界面热阻受温度和压强的耦合作用,温度对接触热阻的影响比压强对接触热阻的影响大,在70K~300K温度范围内接触热阻随温度的升高而减小,在0.20MPa~0.57MPa压强范围内随接触压强的增大而减小。由于固体材料接触界面热阻是非常复杂的,是一个具有挑战性的科学问题,不仅在工程应用还是科学研究上面,都是非常有意义的。这需要投入更多的时间和精力来深入研究。