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博士生董岚在Applied Physics Letters杂志上发表论文
发表时间:2018-06-05 阅读次数:453次

        近期,同济大学物理科学与工程学院,声子学与热能科学中心徐象繁研究员的团队在Applied Physics Letters杂志上发表了一篇题为“High thermal conductivity and superior thermal stability of amorphous PMDA/ODA nanofiber.”的学术论文。

        高分子聚合物因其具有电绝缘性、柔韧性好以及化学稳定性等优良的物理性质被认为是电学元器件中理想的热界面材料(TIM)然而大多数高分子聚合物的固有热导率均在0.1-0.3Wm-1K-1,如此低的热导率直接导致了电学元器件工作时热量无法及时散出,形成局部热点。这一缺陷使得高分子聚合物在热输运与热调控领域的应用受到了极大的限制。因此,具有高热导率以及良好的热稳定性的高分子聚合物材料逐渐成为热界面材料研究的重点。

  

        

图1 (a)静电纺丝装置示意图,(b)PMDA/ODA纳米纤维热导率随温度变化关系(蓝色圆点),(c)PMDA/ODA块材与纳米纤维内部分子链结构示意图,(d)PMDA/ODA纳米纤维的拉曼光谱,(e)PMDA/ODA纳米纤维的高温稳定性研究。

  

        实验中,我们利用静电纺丝技术(Fig.1(a))制备了直径为56nm的单根PMDA/ODA纳米纤维并利用热桥法表征了其在100K-300K温区范围内热导率随温度变化的趋势(Fig.1(b))。我们在实验中得到了PMDA/ODA纳米纤维的热导率高达4.6Wm-1K-1,是块材热导率的15倍。如此高的热导率主要是由于PMDA/ODA纳米纤维内部的分子链在拉伸过程中有序度大幅度提高(Fig.1(c)),对声子的散射降低从而实现了热导率的提升。实验还表征了PMDA/ODA纳米纤维的拉曼光谱以及纳米纤维的高温稳定性(Fig.1(d),1(e)),在经历过450K的高温退火之后,PMDA/ODA纳米纤维的热导率基本保持不变。如此高的热导率以及高温稳定性使得PMDA/ODA纳米纤维有望成为优良的热界面材料。

        该成果已于2018年5月30日刊登于Applied Physics Letters网站上,文章第一作者是同济大学物理科学与工程学院,声子学与热能科学中心的博士生董岚(2013donglan@tongji.edu.cn) ,通讯作者是徐象繁研究员(xuxiangfan@tongji.edu.cn)。

  

全文链接:https://doi.org/10.1063/1.5031216