热电材料的新进展:单一纳米线热传导的测量

低维材料的热传输已经成为近些年的研究热点之一,这主要得益于其在工程领域中的大量应用,例如热量管理、热电能量转换等。随着微米加工技术的不断发展,科研人员可以对低维材料的热传导进行细致地测量,早在2009年,美国德州大学奥斯汀分校的Li Shi教授即对单层、双层以及多层的碳纳米管的热传导进行了深入的分析。此领域诸多的研究成果促进了人们对纳米尺度范围内热传输的认识。

众所周知,单一纳米线的热传导测量存在两项挑战。其一是样品和基体之间未知的热阻抗;其二是样品表层的不确定性。近期,来自国立新加坡大学物理系、计算科学与工程系、电子工程系以及微电子系的科学家们(Rongguo Xie博士、Baowen Li教授和John  T. L. Thong教授)进行通力合作并最终突破了这两项挑战,他们利用悬浮微电热系统(Micro-electro-thermal System, METS)在77-400K温度范围内对单个ZnO纳米线的热输送性能进行了测定。

他们表示:相比于块体性能,单个ZnO纳米线的热导率会大幅减少。与传统光子输送模型预测的结果不同,其下降程度极其明显。在这项研究工作中,他们还对表层效应以及离子散射对ZnO纳米线的热性能影响进行了深入阐述。

这项研究工作将会对具有纳米结构的热电器件研发和纳米光学器件的热管理产生深远的影响。与此同时,本项工作中在尺度效应上的研究也将激发理论计算的深入发展。

徐 广臣 About 徐 广臣

MaterialsViewsChina专栏作者,同时为WILEY出版集团旗下的材料科学类期刊提供作者服务。

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