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在低温工程、航天航空、核工业、微电子系统等领域,接触热阻均具有重要的研究价值。微纳米尺度下,传统的接触热阻测量方法已难以满足要求,因此需要开发新的测量方法。文章在已有研究成果的基础上,提出了十字交叉微米线结构,测量了交叉微米线形成的接触热阻,进而分析了接触力、接触面积与接触热阻之间的相互关系。 研发了十字交叉微米线结构用于测量线性材料形成的点接触热阻。根据3ω法测量材料热物性的基本原理,本文推导了十字交叉微米线结构的理论公式,并分析了表面辐射损失、接触位置偏差等因素对理论计算结果的影响。分析表明:接触位置偏差将导致计算得到的接触热阻小于真实值,表面辐射损失对计算结果的影响几乎可以忽略不计。 建立了十字交叉微米线结构模型,并采用ANSYS软件对交叉结构形成的点接触传热过程进行模拟。模型考虑了弯曲挠度对接触面积的影响,仿真结果表明:当转角小于4.85°时,弯曲挠度对接触热阻影响可以忽略。由于实际接触表面粗糙,模拟得到的接触热阻小于实验得到的结果。根据十字交叉微米线结构测量接触热阻的理论原理,设计了实验系统,测量了两根交叉Pt微米线形成的接触热阻。实验结果表明:在接触力较小时,接触热阻和接触电阻近似满足Wiedemann-Franz定律,但随着接触力变大,接触热阻急剧减小,并趋于稳定;由于存在绝缘层的影响,接触热阻将远大于理论预测结果,Lorenz数稳定在(4~5)×10-8 WΩ K-2之间。 在以上测量方法的基础上,分别测量了经过酸处理、碘掺杂处理、机械加捻处理的定向碳纳米管纤维的热导率。研究结果表明:相对于碳纳米管之间的接触热阻,碳纳米管的固有热导率在纤维的有效热导率中占主导地位。室温下,声子散射在碳纳米管热输运中起到主要作用,杂质散射影响较小。碳纳米管纤维的有效热导率随着孔隙率增加将呈指数下降,当孔隙率小于0.5时越为明显。