碳纳米管本征导热系数及相关接触热阻的实验研究

碳纳米管的热物性是近十年来微纳尺度传热领域的研究热点。本项目将以实验为手段，探讨不同直径碳纳米管的本征导热系数，碳纳米管同氮化硅、氧化硅、金属铂之间的接触热阻，以及碳纳米管之间的接触热阻。另外，通过使用表面活性剂对碳纳米管进行处理，本项目还将探讨表面活性剂包覆对碳纳米管导热性能及上述接触热阻的影响。同已有文献相比，由于去掉了碳纳米管同热源、热沉间接触热阻的贡献，本项目将给出的碳纳米管的本征导热系数能够更加真实地反映出碳纳米管的导热特性。上述的这些研究工作将为碳纳米管的各种应用提供重要的参考数据。

碳纳米管的热物性是近十年来微纳尺度传热领域的研究热点。本项目以实验为主要研究手段，辅助以分子动力学模拟和Monte Carlo模拟，探讨碳纳米管的本征导热系数、碳纳米管之间的接触热阻。研究结果表明，碳纳米管之间单位面积的接触热导同纳米管的直径成正比。我们认为造成这一现象的原因是：1）石墨c轴方向声子的平均自由程大于100 nm,远大于传统理论的预测值；2）声子在自由表面上的反射,使得声子可能反复多次经过接触点；3）声子的聚焦效应使得这一现象更加明显。为了验证这一假设，我们对石墨c轴方向声子的平均自由程进行了进一步的分子动力学和实验研究。我们的结果表明，室温下石墨c轴声子的平均自由程在200 nm左右，比传统理论预测值大1个数量级。这些研究成果对于重新认识声子在界面的输运机理具有重要价值。共发表SCI论文8篇,其中 Physical Review Letters(IF 7.521)1 篇、Nanoscale(IF 7.394)2 篇、Applied Physics Letters (IF 3.302) 2 篇、Journal of Applied Physics(IF 2.183)2 篇、Measurement Science and Technology(IF 1.433)1 篇。到目前为止,这 8 篇文章 SCI 引用 共计 38 次。