项目名称: 纳米颗粒/碳纳米管复合纤维的热输运机理研究

项目编号: No.51306183

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 邱琳

作者单位: 中国科学院工程热物理研究所

项目金额: 25万元

中文摘要: 纳米颗粒/碳纳米管复合纤维具有高导电、高强度、轻质、耐腐蚀等特点,被认为是未来电力输送、航天及汽车工业等领域取代金属导线的理想材料。但是其燃点较低(约500 ℃),在大容量电力输送过程中由于发热量积累及散热不畅可能导致自燃,因此对其发热及热输运特性研究极为重要。本课题以谐波探测法为实验手段,研究复合纤维内纳米结构单元含量、尺寸、捻角、排列密度对其热输运特性的影响规律;结合分子动力学模拟研究接触方式及热流等对包含了纳米颗粒的碳纳米管间接触热阻的影响规律,构建纳米颗粒/碳纳米管复合纤维轴向及径向热导率的理论模型。研究结果将为高安全性纳米颗粒/碳纳米管复合纤维导线的结构优化设计提供理论依据及评价手段,丰富对微纳结构复合材料体系热输运规律的认识。

中文关键词: 碳纳米管阵列;纳米粒子/碳纳米管复合纤维;纳米尺度调控;热输运;电输运

英文摘要: Owing to its high electrical conductivity, high strength, light weight and corrosion resistance, nanoparticle-carbon nanotube composite fiber becomes an ideal candidate to replace metal wire in many fields, such as electric power transmission, aerospace and automobile industry in the near future. However,it presents relatively lower ignition temperature (about 500 ℃). When it races toward the large-capacity electric power transmission application,self-ignition may happen because of heat accumulation and poor heat transportation.Therefore, studies on its heat generation and thermal transportation properties have significant meaning. This subject uses the harmonic detection method as experimental means to study the influence law of nanostructure units content, size, twist angle and packing density on the heat transportation properties of the composite fiber,combining the molecular dynamics simulation method to study the influence law of contact mode and heat flux on the contact thermal resistance between individual carbon nanotubes, thus constructing theoretical models of the axial and radial thermal conductivities for nanoparticle-carbon nanotube composite fiber. The research results will provide theoretical basis and evaluation means for the structural optimization design of high-safety nanoparticle-carbon nano

英文关键词: Carbon nanotube array;Nanoparticle doped carbon nanotube fiber;Nanoscale tuning;Thermal transport;Electrical transport

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