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卡皮查热阻对池内液氦传热的影响

低温与超导 1985年第4期 8-14页

作者：林理和浙江大学低温工程教研室

本文叙述换热的相界面间普遍存在的接触热阻——卜皮查热阻对低温传热所起的重要影响。根据液氦Ⅰ和液氦Ⅱ池内瞬态传热过程实验结果的分析表明,液氦Ⅱ池内传热由于HeⅠ层的生成,卡皮查热阻包括了固体—HeⅠ相界面和HeⅠ—HeⅡ相界面接... 详细信息

本文叙述换热的相界面间普遍存在的接触热阻——卜皮查热阻对低温传热所起的重要影响。根据液氦Ⅰ和液氦Ⅱ池内瞬态传热过程实验结果的分析表明,液氦Ⅱ池内传热由于HeⅠ层的生成,卡皮查热阻包括了固体—HeⅠ相界面和HeⅠ—HeⅡ相界面接触热阻.可用修正的施密特方程式来估计卡皮查热阻对HeⅠ池内沸腾传热的影响.

关键词：卡皮查热阻相界面沸腾传热热流强度热流通量液氦液态氦液化气体

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纳晶材料基于卡皮查热阻的热输运行为研究

纳晶材料基于卡皮查热阻的热输运行为研究

作者：闫洁华北电力大学

学位级别：硕士

由于特殊的热电传输性能,纳米材料在微电子器件和热电转换领域备受人们青睐。研究发现纳米材料与传统的粗晶材料相比具有很多不同的热输运性质,现在已经成为科研学者的研究热点。例如,当晶粒尺寸降低到纳米量级,材料导热性能会随晶粒尺... 详细信息

由于特殊的热电传输性能,纳米材料在微电子器件和热电转换领域备受人们青睐。研究发现纳米材料与传统的粗晶材料相比具有很多不同的热输运性质,现在已经成为科研学者的研究热点。例如,当晶粒尺寸降低到纳米量级,材料导热性能会随晶粒尺寸的变化而发生变化。晶体缺陷,掺杂等使载热子散射增强,进一步降低热导率,使导热性能恶化。由于纳米材料结构的复杂性,现在纳米材料的导热研究尚处于初步阶段。为进一步研究纳晶材料的热输运性能,本文将以金属Ni为对象进行研究。首先利用高压固相烧结的方式对原始的纳晶镍粉末进行烧结,制备出平均尺寸分布于30-50nm之间的样品。随后对样品进行物相表征,包括X射线衍射,电镜扫描,密度测量与热扩散率的测量。发现随着烧结温度的升高,晶体的平均尺寸也随之增大。我们将其归结于烧结温度的升高使热力梯度增大,导致晶界被拆分并重组。为研究纳米晶金属材料的热输运性能,我们以纳晶Ni为研究对象,提出了一种由有序晶相的晶粒内部和塑性较软的晶界影响区相组成的两相复合模型。分别考虑了晶粒内部和晶界影响区对热传导的影响。在这项工作中我们引入了卡皮查热阻理论,通过时间独立的薛定谔波动方程(TISWE)并基于纯数学模型,研究载体通过晶界影响区的热输运行为,计算得到晶界影响区的热导率;基于动力学理论计算得到晶粒内部的热导率。通过改进的复合材料热导率计算模型,推导出了整个纳晶颗粒的有效热导率,并且与实验结果一致。结果表明,随着晶粒尺寸减小到50nm,纳晶镍的热导率具有很强的尺寸效应,且尺寸效应随着晶粒尺寸的减小而增大。这对纳晶材料热导率的调控具有重要意义。

关键词：纳晶材料热导率晶粒尺寸卡皮查热阻

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卡皮查热阻对池内液氦传热的影响

浙江大学学报(工学版) 1985年第3期 103-111页

作者：林理和浙江大学低温工程教研室

本文叙述换热的相界面间普遍存在的接触热阻——卡皮查热阻对低温传热所起的重要影响。根据液氦Ⅰ和氦Ⅱ池内瞬态传热过程实验结果的分析表明,液氦Ⅱ池内传热由于HeⅠ层的生成,卡皮查热阻包括了固体—HeⅠ相界面和HeⅠ—HeⅡ相界面接触... 详细信息

本文叙述换热的相界面间普遍存在的接触热阻——卡皮查热阻对低温传热所起的重要影响。根据液氦Ⅰ和氦Ⅱ池内瞬态传热过程实验结果的分析表明,液氦Ⅱ池内传热由于HeⅠ层的生成,卡皮查热阻包括了固体—HeⅠ相界面和HeⅠ—HeⅡ相界面接触热阻;可用修正的施密特方程式来估计卡皮查热阻对HeⅠ池内沸腾传热的影响。

关键词：卡皮查热阻相界面热流强度热流通量瞬态传热过程液氦液态氦液化气体

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包含倾斜晶界的双晶ZnO的热输运行为

物理学报 2020年第3期69卷 73-79页

作者：刘英光边永庆韩中合华北电力大学能源动力与机械工程学院

用嵌入位错线法和重合位置点阵法构建含有小角度和大角度倾斜角的双晶氧化锌纳米结构.用非平衡分子动力学方法模拟双晶氧化锌在不同倾斜角度下的晶界能、卡皮查热阻,并研究了样本长度和温度对卡皮查热阻和热导率的影响.模拟结果表明,晶... 详细信息

用嵌入位错线法和重合位置点阵法构建含有小角度和大角度倾斜角的双晶氧化锌纳米结构.用非平衡分子动力学方法模拟双晶氧化锌在不同倾斜角度下的晶界能、卡皮查热阻,并研究了样本长度和温度对卡皮查热阻和热导率的影响.模拟结果表明,晶界能在小角度区域随倾斜角线性增加,而在大角度区域达到稳定,与卡皮查热阻的变化趋势一致.热导率随样本长度的增加而增加,卡皮查热阻表现出相反的趋势.然而随着温度的增加,热导率和卡皮查热阻都减小.通过比较含5.45°和38.94°晶界样本的声子态密度,发现声子光学支对热传导的影响不大,主要由声子声学支贡献,大角度晶界对声子散射作用更强,声学支波峰向低频率移动.

关键词：倾斜角晶界能卡皮查热阻热导率

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纳晶铜晶粒尺寸对热导率的影响

物理学报 2016年第10期65卷 156-163页

作者：刘英光张士兵韩中合赵豫晋华北电力大学能源动力与机械工程学院保定071003

用热压烧结法制备得到纳晶铜块体.用激光法测定了不同温度下制备得到的纳晶铜块体的热导率,并建立卡皮查热阻模型对样品热导率进行模拟.通过对比,模拟结果与实验数据基本一致.随着热压烧结温度的升高,纳晶铜晶粒尺寸也随之增大.在900和7... 详细信息

用热压烧结法制备得到纳晶铜块体.用激光法测定了不同温度下制备得到的纳晶铜块体的热导率,并建立卡皮查热阻模型对样品热导率进行模拟.通过对比,模拟结果与实验数据基本一致.随着热压烧结温度的升高,纳晶铜晶粒尺寸也随之增大.在900和700?C其热导率分别达到了最大和最小值且所对应的热导率分别为200.63和233.37 W·m^(-1)·K^(-1),各占粗晶铜块体热导率的53.4%和60.6%.验证了纳晶铜热导率在一定的晶粒尺寸范围内具有尺寸效应,随着晶粒尺寸的减小,热导率逐渐减小.

关键词：纳晶铜热导率晶粒尺寸卡皮查热阻

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纳晶Cu-Ag双峰材料热传导行为特性研究

稀有金属材料与工程 2018年第5期47卷 1478-1484页

作者：刘英光张士兵韩中合华北电力大学河北保定071003

采用热压烧结法制备了具有双峰结构的纳晶Cu-Ag复合材料和纳晶Cu金属材料,采用激光法测定了试样在不同温度(200~400 K)下的热导率。测量结果显示,2种纳晶金属材料热导率随晶粒尺寸的增加而增加,并且随温度的降低而减小。在300 K下平均... 详细信息

采用热压烧结法制备了具有双峰结构的纳晶Cu-Ag复合材料和纳晶Cu金属材料,采用激光法测定了试样在不同温度(200~400 K)下的热导率。测量结果显示,2种纳晶金属材料热导率随晶粒尺寸的增加而增加,并且随温度的降低而减小。在300 K下平均晶粒尺寸为150 nm的纳晶Cu-Ag双峰材料试样的热导率为163.45 W/m·K,分别占粗晶Cu和粗晶Ag的40.7%和38.1%。本研究引入并改进了卡皮查热阻理论模型对试样热导率进行了数值计算,计算结果与实验数据基本一致,纳晶Cu-Ag双峰材料热导率明显低于单晶Cu/Ag块体,纳晶金属材料热导率随着晶粒尺寸的增加而增加,验证了纳晶Cu-Ag双峰材料热导率在一定的晶粒尺寸范围内具有尺寸效应。

关键词： Cu-Ag双峰材料热导率晶粒尺寸卡皮查热阻

奇特的经历与杰出的成就——苏联物理学家卡皮查

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自然辩证法通讯 1990年第3期 59-69页

作者：刘兵中国科学院研究生院

1978年10月17日,瑞典皇家科学院从斯德哥尔摩致电苏联莫斯科物理问题研究所,电文中讲到:“亲爱的卡皮查院士:瑞典皇家科学院今天决定将1978年的诺贝尔物理学奖分成两部分,其中一半颁发给您,以表彰您在低温物理学领域中根本性的发现和发... 详细信息

1978年10月17日,瑞典皇家科学院从斯德哥尔摩致电苏联莫斯科物理问题研究所,电文中讲到:“亲爱的卡皮查院士:瑞典皇家科学院今天决定将1978年的诺贝尔物理学奖分成两部分,其中一半颁发给您,以表彰您在低温物理学领域中根本性的发现和发明。”此时,卡皮查已是84岁的高龄了。而他为之获奖的工作,却是在将近40年前做出的。到目前为止,在诺贝尔奖颁发的历史上,以此高龄获奖的还只有卡皮查一个人,这也可以算是诺贝尔奖颁发史上的一项“极端”的“纪录”吧。有趣的是,卡皮查一生中最重要的科学工作也大多与极

关键词：卡皮查热阻卢瑟福剑桥苏联苏维埃社会主义共和国联盟物理学家

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倾斜晶界对纳晶ZnO的导热性能影响研究

倾斜晶界对纳晶ZnO的导热性能影响研究

作者：边永庆华北电力大学

学位级别：硕士

纳米材料相比于常规材料具有优异的性能,在能源、环境、传感器等诸多领域中具有空前的应用前景。随着制备工艺水平的提高,纳米半导体作为芯片的主要材料,其集成度已达到百亿量级,散热问题成为影响使用效率和寿命的主要原因;此外热电转... 详细信息

纳米材料相比于常规材料具有优异的性能,在能源、环境、传感器等诸多领域中具有空前的应用前景。随着制备工艺水平的提高,纳米半导体作为芯片的主要材料,其集成度已达到百亿量级,散热问题成为影响使用效率和寿命的主要原因;此外热电转换技术的发展进一步推动纳米半导体材料导热性能的研究。材料在合成的过程中,不可避免会带来各种类型的晶界,如倾斜晶界、旋转晶界、孪晶等。当材料的特征尺寸降低到纳米级别时,晶界的体积分数增加,对载流子热输运的阻碍作用明显,晶界性质对材料热传导的影响至关重要。本文从原子尺度和动力学演化过程入手,全方面解释纳米材料中载流子通过倾斜晶界的输运规律。以双晶ZnO结构作为研究倾斜晶界对纳米半导体材料导热性质影响的模型。晶界自身结构以及外部环境条件都是影响晶界热力学性质的主要因素,提出完备的理论模型十分困难,分子动力学模拟已成为最有效的方法。利用重合位置点阵法分别建立含有小角度和大角度倾斜角晶界结构,进行模拟退火和能量最小化得到最稳定原子构型。通过非平衡分子动力学模拟双晶ZnO在不同倾斜角度下的晶界能、卡皮查热阻,并研究了样本长度和温度对卡皮查热阻和热导率的影响。模拟结果表明,晶界能随倾斜角增加而增加,当倾斜角大于36.86°时,晶界能的变化趋于稳定,满足Read-Shockley公式计算值。卡皮查热阻随倾斜角的变化规律与晶界能相一致,进一步证明卡皮查热阻与晶界能线性相关。在300 K模拟温度下需对结果进行量子修正,修正后的卡皮查热阻相比于模拟值增加了23%。双晶ZnO结构的导热性能具有显著的尺寸效应和温度效应。热导率随样本长度的增加而增加,卡皮查热阻的变化趋势相反;然而随温度增加,热导率和卡皮查热阻均呈减小趋势。通过比较不同倾斜晶界的声子态密度,从深层次阐明倾斜角影响载流子输运的原因。

关键词：纳米材料倾斜晶界分子动力学卡皮查热阻热导率

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关于超流氦传热研究的几个问题

低温与超导 1984年第3期 1-12页

作者：林理和浙江大学

本文简要综述了超流氦(HeⅡ)传热研究的几个问题如卡皮查边界热阻,氦Ⅱ中的稳态与瞬态传热,流道截面变化、冷却表面电绝缘层、强迫流动对氦Ⅱ传热的影响等。介绍了这些方面研究的最新进展,提出在超流氦传热研究方面今后需要进行的工作。

关键词：热流密度超导体绝缘层脉冲热流瞬态传热卡皮查热阻流道截面液氦液态氦液化气体超流氦几个问题