DOC《项目名称：能量在多层膜界面的输运与耗散机理》

项目名称:能量在多层膜界面的输运与耗散机理 完成人:陈云飞,杨决宽,毕可东,倪中华,魏志勇 完成单位:东南大学 申报奖种:自然科学奖 项目简介: 课题来源于国家杰出青年基金、面上基金和国家

973、863资助项目,开展能量在界面上输运与耗散机理方面的研究.

一方面开展能量在界面上的耗散机理的研究工作,为实现摩擦的主动控制提供理论支撑;

另一方面,开展能量在界面输运机理的研究,为设计热电器件、半导体芯片热管理提供理论基础.研究工作中充分利用结构的尺寸效应、表面粗糙度和界面实现对声子输运的主动调控.在能量输运机理研究方面,项目组从理论与实验两个方面开展声子在多层膜结构界面输运规律的研究,提出了多层膜声子输运模型、揭示了声子在超晶格结构、纳米线结构的输运规律.在能量耗散方面,发现原子尺度下摩擦能耗机理.所取得的创新性成果有: (1)、在理论与实验上验证了超晶格结构在某一周期长度会出现最小值问题,阐明最小值发生的机理. 我们的分子动力学的仿真结果表明,对于理想界面的超晶格,Bragg反射会造成声子的局域化,从而造成超晶格结构在某一周期长度时会出现导热系数的最小值;

当两种材料晶格常数相差较大时,界面应变较大,导致界面粗糙,破坏Bragg反射的条件,既使声子的平均自由程大于超晶格的周期长度,导热系数的最小值也不会出现,此时,界面散射占主导地位,超晶格的导热系数随着超晶格周期长度增大而增大,呈单调上升.研究成果在2005年发表在《Physical Review B》期刊上,2012年被国际同行实验证实. (2)、采用蒙托卡洛模型实现对玻尔兹曼方程的求解;

提出了多层膜界面热阻模型;

所提出声子在多层膜内导热系数的公式被国际同行证实和广泛采用;

阐明了在高温时,热膨胀会提供额外的声子动量转移通道,从而增大热阻,导致高温时电介质材料的导热系数偏离理论预测的与温度呈倒数的关系式.研究成果被国际同行广泛应用. (3)、在摩擦模型方面,给出了多层碳管之间声子耗散机理,发现原子尺度下摩擦能耗机理;

应用分子动力学建立流体动压润滑模型,发现局部剪切率与剪切速度的非线性关系、阐明了纳米液体膜的吸附、界面粘滑发生的机理. 相关研究在国内外专业学术期刊发表论文67 篇,其中SCI 收录46 篇;

研究成果在国际著名刊物《Physical Review B》《Nanotechnology》《Applied Physics Letter》《ASME Journal of Heat transfer》发表SCI论文39篇,研究成果在国际上产生重要影响.所发表论文共被国内外学者正面他引746次(包括SCI他引672次).其中,10篇代表性论文被他人正面引用434次(SCI他引389次).