纳米复合材料界面对热量输运影响的研究

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:mn666666
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高分子聚合物具有质量轻、力学性能好、电绝缘性能优秀以及制备成本低等特点,可广泛应用于能源、化工、电气、机械等领域。但聚合物的热导率通常较低,导热性能和热稳定性较差,这在一定程度上限制了聚合物的应用范围。在聚合物中添加高导热填料可以提高材料的热导率,而填料与填料、填料与基材之间的界面是影响聚合物复合材料热导率的重要因素,因此认识并研究聚合物基纳米复合材料中界面对热量输运的影响具有重要意义。本文以氮化硼、石墨烯为填料,环氧树脂为基材,采用分子动力学模拟、理论推导和数值方法来研究界面对热量输运的影响。对于重叠氮化硼纳米片,通过分子动力学模拟了界面重叠面积和层间距变化的影响,发现随着界面重叠面积的增大,重叠氮化硼片的界面热阻在减小,随着氮化硼片层间距的增大,其界面热阻在增大。改变填料种类,构建并模拟重叠石墨烯片以及重叠石墨烯/氮化硼片,通过与重叠氮化硼片的界面热阻对比发现重叠氮化硼片的界面热阻最大,重叠石墨烯/氮化硼片热阻次之,重叠石墨烯片界面热阻最小,分别为(1.94-3.75)×10-9m~2·K/W、(1.234-3.37)×10-9m~2·K/W、(0.74-1.127)×10-9m~2·K/W。对于环氧树脂为基材的复合材料,构建层数为5层的氮化硼/环氧树脂复合材料,获得了氮化硼/环氧树脂之间的热导率,为0.224W/(m·K)-0.3017W/(m·K)。改变填料种类,模拟氮化硼和石墨烯混合加入环氧树脂时的工况,发现石墨烯/环氧树脂间的界面热阻大于氮化硼/环氧树脂间的界面热阻,氮化硼与环氧树脂形成的界面厚度大于石墨烯与环氧树脂间界面的厚度。在采用理论推导和数值方法计算复合材料宏观热导率时,代入了分子动力学模拟得到的界面热阻。推导和计算的结果表明,当填料尺寸达到微米量级之后,界面热阻对复合材料热导率的影响变得很小。此外,还简要分析了界面热阻在填料相对位置发生变化时对复合材料热导率的影响。
其他文献
空化作用广泛存在于流体机械的运行过程中,它可能会造成机械效率、机械密封性能下降等不良影响。随着空化研究的深入,人们意识到研究空化现象应该从气泡动力学入手。在某些复杂场景中,气泡场中的气泡形状不仅只存在球形,还可能会出现柱形气泡。为了解决上述问题,关于柱形气泡动力学的研究逐渐得到了学者们的关注。而为了更加的贴合工程实际,流体的压缩性是不容忽略的关键性因素。因此本文在此条件下进行了科学研究,详细工作如
山水游记是初中语文教学的重要内容,在文人墨客的笔下,山水游记展现着壮丽的自然景观,也承载着许许多多文人内心深处的情感,是在语文教学中非常有价值的一部分内容。山水游记的教学受到越来越多的重视,由于语文学科是一个包容性很强的学科,所以语文教师在教学的过程中要多角度解读文本,挖掘文本的潜在价值。笔者针对山水游记的特点,从生态环境视域进行初中语文山水游记的教学研究,发掘山水游记中的生态价值,通过山水游记的
目前标准模型几乎解释了人类所观测到的全部物理事件,正是这种标准模型难以突破的情况导致了实验物理的停滞不前,目前许多人认为寻找突破标准模型的新物理可能是人类物理学再次飞跃的突破口。中微子振荡的发现宣告了中微子可能具有微小的质量,而中微子如果真的存在微小质量则出现轻子衰变中味道数不守恒的过程成为了可能,而探究这种在现有的标准模型框架下所严格禁戒的过程的存在性很有可能是人类探索新物理的第一步。五十余年来
铁路行业不断提升的电价和能源消耗促使铁路公司寻求一条合理有效的途径来实现其可持续发展。将铁路运输和利用太阳能资源相结合可以成为削减电费、为铁路公司带来更多利润、实现高速铁路产业脱碳的潜在解决方案。传统的货运列车是通过向公共电网购电来满足其正常运行的需要,因此电费支出是一项巨大的开销,同时我国拥有丰富的太阳能资源,在铁路沿线建立分布光伏发电站可以削减电费,优化铁路系统能源结构。因此可以通过对列车进行
有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)凭借其超薄性、可弯曲性、视角广等优点在固态照明和信息显示领域得到广泛应用。具有热活化延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)性质的材料往往在单重态第一激发态(First Single Excited State,S1)和三重态第一激发态(First Tr
金属卤化物钙钛矿材料凭借其优异的发光效率、色纯度高、光谱可调、载流子迁移率高等特点,有望成为未来显示领域的关键发光层材料。在过去的六年里,钙钛矿发光二极管(PeLEDs)的外量子效率(EQE)已经由不足1%提升至20%。这类材料可以通过简单、低成本的溶液加工的方式直接在基底上生长出低缺陷态密度、高荧光量子产率且传输性能优异的钙钛矿薄膜。对于钙钛矿发光层的可控制备和界面层的优化对器件性能的提升起着关
半个世纪以来,计算机的不断更新换代及其性能的不断提升得益于电子器件小型化的不断发展。为了践行可持续发展的理念,研究者们致力于在纳米尺度上构建出性能更高、能耗、成本较低、占据空间小的微型电子器件。石墨烯是一种零带隙的单原子层二维材料,通过裁剪或者掺杂可以改变零带隙的缺点,使其更好地应用于电子器件中。由于裁剪后石墨烯纳米带的掺杂原子种类、位点可以有无穷多种,进而使其产生各种各样的自旋和电子学特征,因此
白光有机发光二极管(White Organic Light-Emitting Diodes,WOLEDs)由于其在显示器件、固态照明和分子传感器等方面的应用潜力而受到人们的广泛关注。为了尽可能覆盖可见光区域(380-780 nm),实现WOLEDs的典型方式是由基于两互补色(蓝橙或蓝黄)或者三原色(蓝绿红)的发光体组成。而由于发光材料的发射光谱相对较窄,这使得大部分WOLEDs通常由多个发光材料的
高质量的二维半导体异质结构是微电子学和光电子学发展的重要物质基础,为新型器件应用和基础研究提供了新的机遇。在各种异质结构集成策略中,范德瓦尔斯集成更有利于创建具有高质量界面的二维异质结构,因为它可以在没有晶格和处理限制的情况下,通过微弱的范德瓦尔斯相互作用将完全不同的材料物理地组装在一起。由于不要求合成相容性,目前的范德瓦尔斯集成法在选择不同材料的晶格结构上比传统的生长方法更灵活,它在创造人工异质