氮化硼纳米管热物性的实验研究

发布时间：2017-08-07 23:22

  本文关键词：氮化硼纳米管热物性的实验研究

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【摘要】：近二十年里,微纳米尺度下热传递已成为传热学领域的一个研究热点,有关微纳米尺度热传递的实验和理论研究推动了工业领域的发展。因此对微纳米尺度热传递的深入研究和理解是十分重要的。本文首先使用基于差分电桥的悬空微器件法测量了直筒状氮化硼纳米管导热系数随温度和直径的变化关系。实验结果表明,纳米管导热系数随温度的升高而增大,随直径的增大而减小。此外,通过ANSYS Workbench软件对纳米管传热进行仿真,结果证明纳米管的全部层均用来传递热量,否定了纳米管的导热系数随直径的变化是由纳米管最外几层决定的这一猜想。其次,建立了基于悬空微器件法测量两根碳纳米管接触热阻实验中的弹性恢复力和范德华作用力的理论表达式,分析了弹性弯曲对实验测量结果的影响。结果表明,在两根碳纳米管之间的夹角为126.8°时,弹性恢复力与最大范德华作用力的比值最大,夹角小于或大于126.8°附近时,比值陡然减小。当两根碳纳米管之间的范德华力为最大吸引力时,接触热阻变化百分比达到最大,其最大值是18%。最后,使用悬空微器件法测量了竹节状氮化硼纳米管轴向方向上两个方向的导热系数。实验结果表明两个方向上导热系数随温度的变化曲线几乎重合,说明竹节状氮化硼纳米管不存在热整流。运用类热平衡非对称结构的传热理论模型验证了在交换非对称结构两端的温度后两个方向上热流的数值没有发生变化。
【关键词】：悬空微器件 氮化硼纳米管 导热系数 热整流 弹性恢复力 接触热阻
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ128;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 微纳米尺度热传递的三个研究热点9-14
• 1.1.1 高导热系数的纳米材料10-11
• 1.1.2 接触热阻11
• 1.1.3 热整流11-14
• 1.2 一维纳米材料热物性测量实验方法概述14-17
• 1.3 本文的主要研究内容17-19
• 第二章 实验测量方法——悬空微器件法19-27
• 2.1 悬空微器件的制造19-20
• 2.2 样品的准备20-21
• 2.3 测量装置21-23
• 2.4 实验测量精度23-24
• 2.5 实验不确定性分析24-26
• 2.5.1 蒙特卡罗方法的一般方法24-25
• 2.5.2 不确定度分析25-26
• 2.5.3 总不确定度分析26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 直筒状氮化硼纳米管热物性研究27-39
• 3.1 六方氮化硼纳米管的基本性质介绍27-28
• 3.2 直筒状氮化硼纳米管导热系数的研究现状28-32
• 3.2.1 硼原子同位素对氮化硼纳米管导热系数的影响28-29
• 3.2.2 硼-碳-氮纳米垫和氮化硼纳米垫的导热系数29-30
• 3.2.3 氮化硼纳米材料的导热系数30
• 3.2.4 氮化硼纳米管的导热系数与长度的变化关系30-32
• 3.3 直筒状氮化硼纳米管导热系数的实验测试32-35
• 3.3.1 实验介绍32-33
• 3.3.2 测试结果33-35
• 3.4 ANSYS软件仿真直筒状氮化硼纳米管的热传递模型35-38
• 3.4.1 几何模型建立35-36
• 3.4.2 参数设置和仿真结果36-37
• 3.4.3 数据的提取和分析37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 弹性弯曲对碳纳米管交叉接触热阻测量实验的影响39-45
• 4.1 弹性弯曲力和范德华力的分析39-40
• 4.2 范德华作用力40-41
• 4.3 弹性恢复力41-42
• 4.4 理论分析42-44
• 4.4.1 弹性恢复力与范德华作用的比率42-43
• 4.4.2 弹性弯曲对接触热阻的影响43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 竹节状氮化硼纳米管热整流研究45-51
• 5.1 热整流原理45
• 5.2 竹节状氮化硼纳米管导热系数测量实验45-47
• 5.2.1 竹节状氮化硼纳米管结构介绍45-46
• 5.2.2 实验过程46
• 5.2.3 测试结果46-47
• 5.3 理论模型分析47-49
• 5.4 本章小结49-51
• 第六章 总结与展望51-53
• 6.1 总结51-52
• 6.2 展望52-53
• 致谢53-55
• 硕士期间学术成果55-56
• 参考文献56-61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王照亮;唐大伟;郑兴华;布文峰;张伟刚;;3ω法测量单根碳纤维导热系数和热容[J];工程热物理学报;2007年03期

2 武海顺,贾建峰;氮化硼纳米管的研究进展[J];化学进展;2004年01期

3 过增元;国际传热研究前沿──微细尺度传热[J];力学进展;2000年01期

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本文编号：637243