《陣列碳納米管薄膜熱量傳遞規律的實驗和理論研究》是依託清華大學，由張興擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：陣列碳納米管薄膜熱量傳遞規律的實驗和理論研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張興
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
陣列碳納米管薄膜以優良的導熱性和機械順從性成為最佳的熱界面材料，但由於陣列中管與管及管與界面之間的相互作用，其導熱特性相對單根碳納米管發生了較大變化。項目旨在系統測量不同厚度的陣列碳納米管薄膜在不同溫度下的法向、面向熱物性及界面熱輸運性質，揭示碳納米管陣列中的熱量傳輸規律。項目擬採用飛秒脈衝雷射泵浦－探測熱反射法在300－500K的溫度區間內超快探測陣列碳納米薄膜內部及界面的熱輸運特性；結合3-Omega虛擬鎖相法及直流穩態法測量陣列薄膜在80－500K溫度區間的法向、面向熱物性，實現對陣列薄膜面向和法向物性的全面表征；採用基於晶格動力學的聲子譜法研究碳納米管聲子譜在其長度變為亞微米量級後的改變和陣列中管與管之間及管與基底之間相互作用對碳納米管聲子的影響，分析微觀導熱機制；以實驗測量和數值計算結果為依據，從玻爾茲曼方程出發研究碳納米管陣列中的熱量傳遞規律。
結題摘要
本項目嚴格按照原研究計畫執行，未作任何調整。和日本東京大學Shiomi教授，中科院蘇州納米技術與納米仿生研究所李清文研究員，清華大學化工系魏飛教授等合作，在石英和矽基底上製備了不同厚度、不同管徑的碳納米管陣列，並解決了碳管陣列與基底結合的關鍵難題，製備出浮游高定向碳納米管陣列薄膜。採用飛秒脈衝雷射泵浦-探測熱反射技術和納米脈衝雷射閃光法，在240-500K溫度區間測量了陣列碳納米管薄膜的法向熱導率和熱擴散率。採用直流穩態法和3ω方法測量了懸浮陣列碳納米管薄膜的面向熱導率和電導率，結合已經測量得到的法向熱物性，實現了對陣列碳納米管薄膜法向和面向熱物性的全面表征。採用掃描電鏡、透射電鏡和拉曼光譜研究了碳管陣列薄膜的微觀結構。開發了綜合表征微納米熱電線材熱電性能的交流加熱-直流探測T形法，並採用該方法研究了超長雙壁碳納米管束的熱電特性，測量結果表明該碳納米管束的優值係數比其它碳納米管樣品優值係數的報導值大一個數量級。項目採用基於晶格動力學的聲子譜法研究了碳納米管陣列中管間范德華力作用對熱輸運特性的影響，研究了碳納米管陣列相對單根碳納米管熱導率變化的影響因素及微觀物理機制。
