采用分子動力學(xué)模擬(MD)方法研究了缺陷對石墨烯/環(huán)氧樹脂(G/EP)界面導(dǎo)熱系數(shù)(ITC)的影響。結(jié)果表明，石墨烯中的缺陷對提高石墨烯/環(huán)氧樹脂的界面導(dǎo)熱系數(shù)具有重要意義。這種增強(qiáng)取決于缺陷的類型和濃度。在各種缺陷類型中，Stone-Wales(SW)缺陷被發(fā)現(xiàn)是改善ITC最有效的缺陷類型。其他類型的缺陷，如多空位(MV)，雙空位(DV)和單空位(SV)被檢測到，增強(qiáng)作用微不足道。進(jìn)一步研究了石墨烯層數(shù)對原始石墨烯和SW-缺陷石墨烯ITC的影響。隨著層數(shù)的增加，兩種系統(tǒng)的ITC均顯著降低，但在層數(shù)超過4時趨于穩(wěn)定。然后利用聲子態(tài)密度(PDOS)對計算得到的ITCs進(jìn)行綜合分析。我們的研究為缺陷石墨烯對熱管理實際應(yīng)用提供了有意義的方向。
圖1. 分子結(jié)構(gòu):(a)DGEBA，(b)TETA。
圖2. 密度隨溫度的變化。
圖3. 石墨烯類型:(a)單空位(SV);(b)雙空位(DV);(c)多空位(MV);(d) Stone-Wales(SW); (e)環(huán)氧樹脂;(f)石墨烯/環(huán)氧樹脂界面結(jié)構(gòu)，1和N層為冷浴，(N/2+1)層為熱浴。
圖4.沿納米復(fù)合材料長度的合成溫度梯度。
圖5. 不同缺陷濃度的ITC。
圖6. 石墨烯，環(huán)氧樹脂的PDOS。
圖7. 聲子匹配率。
圖8. 沿納米復(fù)合材料長度的溫度梯度。
圖9. 不同層數(shù)的ITC和聲子匹配率。
圖10. 石墨烯，環(huán)氧樹脂的PDOS。
相關(guān)研究成果由江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院Wenhao Wu等人于2022年發(fā)表在International Communications in Heat and Mass Transfer (https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105846)上。原文：Effect of defects on heat transfer at the graphene/epoxy interface。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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