在 Nanoscale 的控制物质结构做更好的热量装绝缘体工 - 新产品

热也许是重要的对生活,但是在某些情况下 - 例如保护航天飞机或改进喷气机引擎的效率 - 与低导热性的材料是需要的防止许多热段落。 如在日记帐科学的报告 2月 13日问题,研究员通过控制物质结构创建了更好的热量装绝缘体工在 nanoscale。

“我们测试方式通过引入在毫微米长度等级的结构控制在材料的热量属性”,在伊利诺伊大学 Willett 系学者说大卫 Cahill、材料学和工程教授和在尔般那平原。 “通过做 nanolaminates 不相似的材料,我们发现我们可能极大减少这种导热性,因为热不可能在物质界面间高效地运载”。

Cahill、科罗拉多大学的研究生 Ruxandra Costescu 和同事在巨石城首先综合了薄膜 nanolaminates 组成由钨交替的层,并且使用基本层证言和磁控管的氧化铝飞溅证言。 Cahill 和 Costescu 然后评定了 nanolaminates 的导热性使用称定期域 thermoreflectance 的技术。

“金属的反射性是其温度的一个非常细微的功能”, Cahill 说。 “通过评定反射性并且这个温度,随着时间的推移更改,我们多快可能确定这种导热性”。

要评定温度的这样小的范例,研究员使用导致一系列的 subpicosecond 脉冲的超速,模式锁着的激光。 激光输出被分裂成 “泵”射线和 “探测”射线。 泵射线加热这个范例,并且探测射线评定反射性并且这个温度。

“通过做这个单个分层堆积厚实仅一些的毫微米,我们导致了小于常规装绝缘体工有一种导热性三次的 nanolaminate 材料”, Cahill 说。 “高界面密度导致了严格的障碍对热传递”。

从一材料的热流到另一个是有限的在这个界面, Cahill 说。 热由原子的振动在这个格子的运载,并且其中一些格子振动分散在这个界面,并且不在这个界面间传输。

“在我们的 nanolaminates,在一材料的振动与那些不要很好沟通在别的”, Cahill 说。 “大量钨原子相当迟缓地振动,但是轻的氧化铝原子迅速振动。 在有弹性属性和密度上的区别振动态禁止振动能调用在这个界面间的”。

实验结果建议材料设计与高界面密度可能为热量装绝缘体工的生产提供途径以极端底的导热性。

研究员的发现也有在应用打算执行的 nanomaterials 的一些惊奇的涵义,当高热量导体例如从电子线路或传感器的消散的热。 例如,碳 nanotubes -- 哪些显示有非常高导热性 - 不会很好执行作为补白在被设计的合成材料改进热量运输。

“Nanotubes 不热量地很好耦合对周围的材料”, Cahill 说。 “结果,在 nanotube 矩阵界面间的传热将是非常有限的”。

张贴 2004年th 2月 12日

Date Added: Feb 18, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 10:14

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