2018传热传质学年会集-ong

有机无机超结构固体里的热导OngWeeLiat( ,:weeon有机无机纳米材料，顾名思义,就是由有机和无机单元组装而成的材料。此类材料已有较多的表征工作[4,11]。复合混合物的热传输机理通常可以通过有效介质理论(effectivemediumtheory[12])或渗滤理论(percolationtheory[13])来描述与解释实验所所展开的热传输研究，分别为纳米晶体阵列[3,15]和超原子晶体[2](1)。图 作者通过频域热反射技术(FDTR)来对所述材料的薄膜或单晶体进行非触摸式的激光测量，从而获得热导率[2,3,16]2a所示，FDTR是一种高保真泵浦探测技术，以两束激光(488nm532nm)2b显示了在超原子单晶所采获的相位数据以及热导系数相差±20%FDTR的灵敏度。FDTR测量技术与飞秒激光测量技术(TDTR),FDTR能在一次的测量中更准确地确定材料的几个未知值[17](MD)和第一性原理计算，来更完善地进行对其材料的传热机理研究。2热反射种纳米晶体阵列(简称NCAs)的性质是由有机配体与无机的周期性排列所决定此同的有机无机组分之间所形成的硬/软界面使得其传热过程非常复杂。这也延缓了对NCA的热传输研究。作者学一团里量同Ns的热数究各核[315Aa,b率着径增而高虽此导的趋与效质论预趋势140W2K与ng[5]。LubSNAs[2]为220WK另，图a的图可出同材的NA导趋与其块体的热导率无关。块体金的热导率是比其他两种材料的块体高最少一倍，但其NA的热导率比氧化铁NA3c显示了NA一上另图d表那具更拜温的NA会更的高温稳热率。个察于性子射合当温高的拜度，核振模被活在存性射作下的频式能配体c,d[5]NA得的论此，机有分的面热值在径加会接近有无单的面。后要加机有机子界热值需在 图3NCAs的直径和温度热导率趋势。a)实验测量的NCAs的热导率随着直径的增加而升高，趋势与分子动力学模拟一致b）PbSNCA导率需考虑界面热h能于有效介质理论的预测吻合(即绿线和红点线；ME、EMT、HashinLB用基本的有效介质理论所推算而出)。c）具有较高德拜温度的NCAs着温度的升高有较高的热导率稳定值，因而表明界面上的声子散射是弹性的。d）归一在此工作中，作者研究了一种新颖的有机无机超结构晶体称为超原子晶体(简称SAC)[30]。该材料是由有机无机的超原子自组或与C60共组而成的超结构晶体(参见图Co6X8(PEt3)3(XSSeTe)SAC和[Co6X8(PEt3)3][C60]2SAC[2]。由图3a中所示的SAC热导率与自身的声速(由测量弹性模量推导而出)存性关[Co6X8][C602=e)所示)[Co6Se8][C60]2190K的热导率有明显的突增而[Co6Te8][C60]2的热导率则随着X(SCXRD)SAC里C60在常温时会在晶格点旋转。另外，[Co6Se8][C60]2190K会相变，晶格收缩中的C60旋转会一直破坏晶格的周期性，能有效地散射声子，降低其热导率。而[Co6Se8][C60]2190K25％，然后随着典型T-1的趋势逐渐增加。结S.T.Huxtable,D.G.Cahill,S.Shenogin,etal.,Interfacialheatflowincarbonnanotubesuspensions.Nat.Mater.,2003,(2):731–734.W.-L.Ong,E.S.O’Brien,P.S.M.Dougherty,etal.,Orientationalordercontrolscrystallineandamorphousthermaltransportinsuperatomiccrystals.Nat.Mater.,2017,(16):83–88.W.-L.Ong,S.M.Rupich,D.VTalapin,etal.,Surfacechemistrymediatesthermaltransportinthree-dimensionalnanocrystalarrays.Nat.Mater.,2013,(12):410–415.K.C.See,J.P.Feser,C.E.Chen,etal.,Water-processablepolymer-nanocrystalhybridsforthermoelectrics.NanoLett.,2010,(10):4664–4667.B.L.Huang,Z.Ni,A.Millward,etal.,Thermalconductivityofametal-organicframework(MOF-5):PartII.Measurement.Int.J.HeatMassTransf.,2007,(50):405–411.W.Lee,K.Kim,W.Jeong,etal.,Heatdissipationinatomic-scalejunctions.Nature,2013,(498):209–,,,etal.,直流电场下水中石墨烯定向行为研究.物理学报,2017,(66):J.M.Khodi,L.Fan,H.Babaei,Thermalconductivityenhancementofnanostructure-basedcolloidalsuspensionsutilizedasphasechangematerialsforthermalenergystorage:Areview.Renew.Sust.EnergyRev.,2013,(24):418–444.Carbon.,2005,(43):3067–3074.H.Ji,D.P.Sellan,M.T.Pettes,etal.,Enhancedthermalconductivityofphasechangematerialswithultrathin-graphitefoamsforthermalenergystorage.EnergyEnviron.Sci.,2014,(7):1185.H.Huang,C.Liu,Y.Wu,etal.,Alignedcarbonnanotubecompositefiforthermalmanagement.Adv.Mater.,2005,(17):1652–1656.ofheterogeneousmaterials.Int.J.HeatMassTransf.,2006,(49):3075–3083.R.Fisch,A.Harris,Criticalbehaviorofrandomresistornetworksnearthepercolationthreshold.Phys.Rev.B,1978,(18):416–420.W.-L.Ong,J.Malen,Thermaltransportinnanostructuredorganic-inorganichybridmaterials.Annu.Rev.HeatTransf.,2016,(19):67–126.W.-L.Ong,S.Majumdar,J.A.Malen,etal.,Couplingoforganicandinorganicvibrationalstatesandtheirthermaltransportinnanocrystalarrays.J.Phys.Chem.C,2014,(118):7288–7295.D.G.Cahill,ysisofheatflowinlayeredstructuresfortime-thermoreflectance.Rev.Sci.Instrum.,2004,(75):5119–5122.J.Yang,E.Ziade,A.J.Sidt,etal.,Uncertainty ysisofthermoreflectancemeasurements.Rev.Sci.Instrum.,2016,(87):014901.C.B.Murray,C.R.Kagan,M.G.Bawendi,Self-organizationofCdSenanocrystallitesintothree-dimensionalquantumdotsuperlattices.Science.,1995,(270):1335–1338.D.VTalapin,J.-S.Lee,M.VKovalenko,etal.,Prospectsofcolloidalnanocrystalsforelectronicandoptoelectronicapplications.Chem.Rev.,2010,(110):389–458.Science.,2005,(310):86–89.D.VTalapin,LEGOMaterials.ACSNano,2008,(2):V.L.Colvin,M.C.Schlamp,A.P.Alivisatos,Light-emittingdiodesmadefromcadmiumselenidenanocrystalsandasemiconductingpolymer.Nature,1994,(370):354–357.S.A.McDonald,G.Konstantatos,S.Zhang,etal.,Solution-processedPbSquantumdotinfraredphotodetectorsandphotovoltaics.Nat.Mater.,2005,(4):138–42.M.VKovalenko,B.Spokoyny,J.-S.Lee,etal.,SemiconductorNanocrystalsFunctionalizedwithAntimonylurideZintlIonsforNanostructuredThermoelectrics.J.Am.Chem.Soc.,2010,(132):Z.H.Wang,J.A.Carter,A.Lagutchev,etal.,Ultrafastflashthermalconductanceofmolecularchains.Science.,2007,(317):787–790.Chemistry.ACSNano,2015,(9):12079–12087.VersatileNanoporousMaterials.Adv.Mater.,2011,(23):249–267.D.Saha,Z.Bao,F.Jia,etal.,AdsorptionofCO2,CH4,N2O,andN2onMOF-5,