R32 制冷剂的界面与热力学性质
软凝聚态物质
2025-09-29 v1 材料科学
摘要
为满足微电子和先进热管理系统对高效制冷的迫切需求，氟甲烷（R32/CH2F2）因其有利的热力学性能（如高热传递效率和低粘度）而成为值得考察的备选材料。尽管密度、粘度和热导率等体性质已广泛研究，但界面性质（如表面张力和界面厚度）尽管在相变动力学中至关重要，却鲜有探索。本文利用优化的氟丙烯可迁移力场（enhanced electrostatics 增强）进行分子动力学（MD）模拟，覆盖 180 K-300 K 区间，评估 R32 的体性质和界面行为。模拟结果的密度误差在 +/- 2.1% 内，粘度误差为 3.05%，热导率误差为 7.41%，均接近 NIST 参考值。比热容（Cp 与 Cv）预测误差在 5% 内。对于界面性质，表面张力趋势误差为 15.8%，蒸发液相共存曲线与参考数据吻合良好，临界温度为345.7 K（误差 1.6%），临界密度为0.397 g/cm3（误差 6.4%）。重要的是，R32 的蒸发液相界面 exhibits 强烈的温度依赖性，界面厚度在 180 K 至 290 K 之间增加了 290%。这些经验证实的结果为界面性质（尚未充分表征）提供了分子层面的可预测性洞见。通过降低关键参数（如临界温度）的预测误差，本工作为散热器和系统模型提供了可靠输入。除 R32 外，本方法为混合型和下一代低 GWP 制冷剂提供了可迁移框架，助力实现 2027 年欧盟 F-气法规和 2030 年基尔利协定下的可持续热管理。
引用
@article{arxiv.2509.21373,
title = {Interface and Thermophysical Properties of R32 Refrigerant},
author = {Abibat Adekoya-Olowofela and Sukriti Manna and Subramanian KRS Sankaranarayanan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.21373},
year = {2025}
}