納米流體中固-液界面?zhèn)鳠嶂苯佑绊懫鋵?dǎo)熱性能,但目前對顆粒上表面活性劑吸附層在界面?zhèn)鳠嶂械淖饔脵C制仍缺乏定量研究。本文采用非平衡分子動力學(xué)方法研究Cu-Ar納米流體中表面活性劑界面層的傳熱特性及微觀機理,研究了納米顆粒/表面活性劑界面熱導(dǎo)和表面活性劑層熱導(dǎo)率的變化規(guī)律。結(jié)果表明:隨著納米顆粒與表面活性劑頭基原子間的結(jié)合強度增大,界面熱導(dǎo)顯著增大,且顆粒曲率較大的界面?zhèn)鳠嵝瘦^高;表面活性劑層本體熱導(dǎo)率隨界面結(jié)合強度及曲率的變化均不明顯。振動能譜分析表明,表面活性劑頭基原子彌合了Cu/Ar界面原子的振動失配,促進了固-液界面熱傳遞。通過分析表面活性劑界面吸附密度與曲率的變化關(guān)系,探討了曲率影響界面?zhèn)鳠岬膬?nèi)在機理。 

【文章來源】：工程熱物理學(xué)報. 2020,41(11)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖１模擬體系的初始結(jié)構(gòu)（ａ）和平衡弛豫后的模擬體系（ｂ）??Ｆｉｇ．?１?ｔｈｅ?ｉｎｉｔｉａｌ?ｓｔａｔｕｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?（ａ）?ａｎｄ?ｔｈｅ??ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｆｔｅｒ?ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ?ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ?（ｂ）??

ｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ??ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ?ｌａｙｅｒ?ｋ＼?（ｒｐ＝２．０?ｎｍ）??所示，隨３值增大從約１００?ＭＷ＿ｍ－２＿Ｋ－１增大??至約４００?ＭＷｔｈ－２＿Ｋ－＼以上結(jié)果表明，頭基原子與??表面金屬原子間的強Ｌ－Ｊ作用勢促進了界面熱傳遞，??使得表面活性劑吸附作用下的復(fù)合界面體系整體傳??２９０??２８０??２７０??２６０??２５０??２４０??ｒ／ｎｍ??Ｃ；??２９０??２８０??２７０??２６０??２５０??２４０??ｒ／ｎｍ??圖５從納米顆粒到流體基液的溫度分布（ａ）顆粒表面無表面活??性劑包覆；（ｂ）有表面活性劑包覆（ｒｐ＝２．０?ｎｍ，／５＝６．０）??Ｆｉｇ．?５?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｆｒｏｍ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｔｏ?ｂａｓｅ??ｆｌｕｉｄ?（ａ）?ｂａｒｅ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ；?（ｂ）?ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ－ｃｏａｔｅｄ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ??（ｒｐ＝２．０?ｎｍ，?／３＝６．０）??１６５??１２０??１１０??０．１０??０．０５??０．００，??０?１０?２０?３０??４００??ｗ／ＴＨｚ??１０?２０?３０?４０??圖７界面原子的振動能譜（ａ）；不同界面結(jié)合強度下的Ｃｕ原??子振動能譜（ｂ）??Ｆｉｇ．?７?Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ?ｐｏｗｅｒ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ａｔｏｍｓ?（ａ）：??ｉｎｓｅｒｔ?ｍａｐ：?ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ?ｐｏｗｅｒ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｏｆ?ｃｏｐｐｅｒ?ａｔｏｍｓ?ａｔ??ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ?ｂｉｎｄｉｎｇ

ＣＦ進行快速傅里葉變換（Ｆａｓｔ?Ｆｏｕｒｉｅｒ??ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，?ＦＦＴ）得到原子的振動能譜（ｔ是ＶＡＣＦ??的總觀察時間，共１０００００個時間步長）：??＋）」廠’２?Ｃ?⑷?ｅ－ｉ，：?（９）??Ｔ?Ｊ－ｔ／２??圖７（ａ）顯示了?Ｃｕ和Ｓｕｒ的振動能譜以及相同??條件下無表面活性劑吸附（／？＝１．〇）時Ｃｕ／Ａｒ界面的??Ｃｕ原子振動能譜。由圖可見，在５？１５?ＴＨｚ頻率范??９０??６０??０．３?０．４?０．５?０．６?０．７?０．８?０．９??ｌ／ｒｎ??圖６界面結(jié)合強度對界面熱導(dǎo)Ｇｆｃ和表面活性劑層熱導(dǎo)率ｆｃ！??的影響（ｒ＊ｐ＝２．０?ｎｍ）??Ｆｉｇ．?６?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ?ｂｉｎｄｉｎｇ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｏｎ?ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ??ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ?Ｇｋ?ａｎｄ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ??ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ?ｌａｙｅｒ?ｋ＼?（ｒｐ＝２．０?ｎｍ）??所示，隨３值增大從約１００?ＭＷ＿ｍ－２＿Ｋ－１增大??至約４００?ＭＷｔｈ－２＿Ｋ－＼以上結(jié)果表明，頭基原子與??表面金屬原子間的強Ｌ－Ｊ作用勢促進了界面熱傳遞，??使得表面活性劑吸附作用下的復(fù)合界面體系整體傳??２９０??２８０??２７０??２６０??２５０??２４０??ｒ／ｎｍ??Ｃ；??２９０??２８０??２７０??２６０??２５０??２４０??ｒ／ｎｍ??圖５從納米顆粒到流體基液的溫度分布（ａ）顆粒表面無表面活??性劑包覆；（ｂ）有表面活性劑包覆（ｒｐ＝２．０?ｎｍ，／５＝６．０）??Ｆｉｇ．?５?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米顆粒聚集形態(tài)對納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的影響[J]. 張智奇,錢勝,王瑞金,朱澤飛.  物理學(xué)報. 2019(05)
[2]位錯和層錯對氮化鎵熱導(dǎo)率影響的分子動力學(xué)模擬[J]. 呂振亞,方海生.  工程熱物理學(xué)報. 2018(05)
[3]顆粒表面吸附層對納米流體導(dǎo)熱系數(shù)貢獻的分子動力學(xué)研究[J]. 王新,敬登偉.  工程熱物理學(xué)報. 2017(07)
[4]分散劑對納米流體影響的研究進展[J]. 李興,汪昭瑋,孫一峰.  材料導(dǎo)報. 2015(23)
[5]納米流體直接吸收式太陽能中溫集熱與熱損分析[J]. 徐國英,陳偉,張小松,孫岳明.  工程熱物理學(xué)報. 2015(05)
[6]界面層強化納米流體熱導(dǎo)率特性分析[J]. 趙寧波,聞雪友,李淑英.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2015(04)
[7]基于粒子吸附層的納米流體有效導(dǎo)熱系數(shù)模型[J]. 莫松平,陳穎,李興,楊潔影,羅向龍.  材料導(dǎo)報. 2014(10)



本文編號：3070421