用于增强铜/金刚石复合材料热导率的可扩展单层功能化纳米界面
材料科学
2024-04-25 v1
摘要
为开发高导热铜/金刚石复合材料，采用一种非常规方法，在铜/金刚石复合材料高温烧结前施加自组装单层（SAM）以增强铜与金刚石间的热边界导纳（TBC）。该增强作用首先通过详细的 SAM 形貌表征与 TBC 测量在模型界面系统上得到系统证实。TBC 显著依赖于 SAM 的覆盖度与有序性，高质量 SAM 的形成将 TBC 从无水 SAM 时的 27 MW/m^2-K 提升至 73 MW/m^2-K。借助分子动力学模拟，确定 TBC 增强由 SAM 桥接数量与振动态密度重叠决定。尺寸为 210 {\micro\metre} 的金刚石颗粒在模型系统中给出最高 TBC 的条件下同时被 SAM 功能化，并与铜一同烧结以制备体积分数 50% 的各向同性铜/金刚石复合材料。测得室温热导率达 711 W/m-K，为相似金刚石颗粒体积分数与尺寸下的最高值。本工作展示了一种通过 SAM 功能化增强复合材料热导率的新型策略。
引用
@article{arxiv.2101.01396,
title = {Scalable monolayer-functionalized nanointerface for thermal conductivity enhancement in copper/diamond composite},
author = {Bin Xu and Shih-Wei Hung and Shiqian Hu and Cheng Shao and Rulei Guo and Junho Choi and Takashi Kodama and Fu-Rong Chen and Junichiro Shiomi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.01396},
year = {2024}
}