凝聚态物理 > 中尺度与纳米尺度物理
[提交于 2025年9月3日
]
标题: 通过界面结构在相变材料基纳米复合材料中定制热传输
标题: Tailored Thermal Transport in Phase Change Materials-Based Nanocomposites through Interfacial Structuring
摘要: 界面热输运是纳米尺度系统中的关键瓶颈,其中热量耗散和能量效率由固液界面处的分子有序性强烈调控。 在这里,通过使用由结构化二氧化硅基底限制的十六烷的原子模拟,我们揭示了界面几何结构,特别是曲率,如何控制界面处的密度分布和热输运。 在平坦和轻微弯曲的表面上,液体表现出表面模板化的分层结构,促进高效的热量传递,这随着接触表面积的增加而增强。 随着曲率的增加,这种有序性被破坏,产生类似干涉的密度图案,减少分子堆积,并形成局部贫乏区域。 这种结构重组导致界面热阻(ITR)系统性增加,即使接触面积保持不变。 通过将界面分解为凸起(固体的“山”)和凹陷(固体的“谷”)区域,我们发现谷始终提供较低的热阻。 相反,山则成为热量流动的瓶颈。 值得注意的是,我们表明粘附功和与熵相关的能量损耗与曲率非平凡地相关:虽然粘附随着接触面积增加,但熵罚主导了总能量变化,反映了分子排列因曲率引起的挫败。 这些发现揭示了表面几何、热力学耗散和热输运之间的直接联系,为热可调纳米结构材料、热界面涂层和相变系统提供了新的设计原则。
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