加热纳米-Si/环氧树脂复合材料中光学声子和声学声子的探测
应用物理
2026-01-08 v1
摘要
理解光学和声学声子的热响应对于设计功能性聚合物纳米复合材料至关重要。我们使用联合拉曼光谱和布里渊光谱研究了硅纳米粒子(Si NP)-环氧树脂复合材料，在局部(激光诱导)和全局(台式控制)加热条件下进行。拉曼光谱显示在局部加热下THz纵向光学(LO)声子软化和光谱展宽，表明纳米尺度的热点和界面散射。布里渊数据跟踪GHz纵向声学(LA)声子，显示温度和浓度依赖的弹性模量和阻尼的演化。对比加热方法揭示了Si掺载阈值用于孤立热吸收体、热 percolation、声学衰减和弹性均质化。局部加热导致的声子软化和阻尼大于全球加热，随着更高的掺载量通过热梯度和界面耗能放大。全球加热与黏弹性松弛相关，显示近玻璃转变处的声学衰减增强。联合拉曼热计量和有限元光热建模允许评估热导率为0.09至0.46 W/(mK)的纳米复合材料，该值对应Si NP从0.07 wt%到2 wt%的掺载量，超过了2 wt%时SiC纳米线[参考文献]。尽管硅的体积导热率是SiC的3倍以上，但我们的纳米复合材料的有效热导率仍远低于bulk Si，表明界面热阻而非填料导热率主导热传导。
引用
@article{arxiv.2601.04021,
title = {Probing optical and acoustic phonons in heated nano-Si/epoxy composites},
author = {Bayan Kurbanova and Vladimir Bessonov and Ivan Lysenko and Gauhar Mussabek and Ali Belarouci and Vladimir Lysenko and Yanwei Wang and Zhandos Utegulov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.04021},
year = {2026}
}