静电相互作用对六方氮化硼-水界面卡皮查热阻的影响

纳米尺度系统中的静电相互作用可影响传热机制与界面性质。本研究采用分子动力学模拟，考察多种静电相互作用对六方氮化硼-水体系卡皮查热阻 ($R_k$) 的影响。由于每单位表面积上水分子聚集增多，六方氮化硼纳米管 (hBNNT)-水界面的卡皮查热阻随纳米管直径增大而减小。硼与氮上部分电荷的增加导致 $R_k$ 降低。随着部分电荷增大，观察到 hBNNT 与水之间氢键增强，而水分子的结构与有序性保持不变。然而，向水中添加 NaCl 盐对界面热输运无任何影响。$R_k$ 不随电解质浓度改变，因为离子与 hBNNT 之间的累积库仑相互作用相较于水分子显著更小。此外，通过在最外层 hBN 层上施加均匀正负表面电荷，还研究了电场强度对界面传热的影响。在实用范围的施加电场下 $R_k$ 几乎无关，而在极端场强下随电场增大而减小，直至发生电冻结现象。水分子朝向带电表面的有序化导致分层效应增强，从而在电场存在时引起 $R_k$ 降低。