Advanced Functional Materials:三维纳米结构的热传导

材料的热传导特性是决定其应用的一个基本特征。由于与能源使用效率相关,对热传导的研究已经渗透到各个领域。基于不同的需求与应用,对材料的热传导特性的要求也不尽相同。例如,现代绿色建筑、压电器件等需要材料具有超低热传导特性以获得良好的隔热性及高效的能源转换效率。另一方面,日益缩小的电子器件却要求材料具有超高热传导特性从而实现有效散热。随着纳米科技的快速发展,人们开始可以基于低维纳米材料对三维材料进行底层设计,从而满足不同领域的导热特性需求。基于此,作为可以有效结合几何结构特征与材料特征优势的三维纳米结构吸引了大量的科学研究并获得了广泛的应用。

澳大利亚昆士兰科技大学占海飞博士、顾元通教授及其团队与长安大学陈永楠教授合作概述了三维纳米结构热传导特性的最新研究进展。该综述涵盖了用于不同用途的超低或者超高热传导特性的三维纳米结构,例如聚合物胶体晶体,纳米晶体(Nanolattice),纳孔泡沫材料(Nanocellular foam),纳米分级结构(Hierarchical structure),高分子纳米复合材料,金属基复合材料等。特别是针对高分子纳米复合材料,研究人员对当前不同三维纳米添加剂(包括碳材料,陶瓷材料以及金属材料)的增强效应和机理进行了深入探讨和比较,比如基于碳纳米管和石墨烯的三维协同网络结构和双隔离网络结构等。

该综述不仅总结了当前三维纳米结构材料热传导特性的研究进展,同时对热在不同的纳米结构的传导机理进行了的深入讨论。研究者相信,此项研究将会为面向不同热传导特性需求的新型三维纳米材料的设计和开发提供新的可能和思路。相关论文以“Thermal Transport in 3D Nanostructures”为题,在线发表在Advanced Functional Materials(DOI:10.1002/adfm.201903841)上。