非扩散热输运广义傅里叶定律的实验验证
材料科学
2019-08-28 v1
摘要
在可与声子平均自由程相比的长度尺度上的声子热传导，是基础科学和热管理技术中备受关注的话题。尽管傅里叶定律在扩散区之外的失效已得到充分理解，但对于从弹道到扩散过渡区中热输运的恰当物理描述仍存在争议。在此，我们利用弛豫时间近似下的Peierls-Boltzmann输运方程，推导出一个广义傅里叶定律，将热流与温度场联系起来，该定律在从弹道到扩散区以及一般几何下均成立。这一广义傅里叶定律预测，热导率不仅在小于声子平均自由程的长度尺度上变得非局域，而且需要包含一个先前被忽略的非均匀非局域源项。我们通过在非扩散区与无参数可调的时域热反射（TDTR）测量直接比较，证明了该广义傅里叶定律的有效性。此外，我们表明若不采用此广义傅里叶定律解释实验数据，会导致热输运性质的不准确测量。
引用
@article{arxiv.1902.10020,
title = {Experimental demonstration of a generalized Fourier's Law for non-diffusive thermal transport},
author = {Chengyun Hua and Lucas Lindsay and Xiangwen Chen and Austin Minnich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.10020},
year = {2019}
}