УДК 536.2
Оценки эквивалентных коэффициентов теплопроводности
фуллерена и однослойной углеродной нанотрубки
c
○
В.С. Зарубин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
В качестве конструкционных и функциональных материалов в различных при-
борных устройствах находят широкое применение композиты, состоящие из
матрицы и включений различной формы. Модификация композитов нанострук-
турными элементами (в том числе фуллеренами и углеродными нанотрубками),
имеющими высокие механические характеристики, открывает перспективу
повышения макроскопических характеристик композитов. На основе постро-
енной математической модели переноса тепловой энергии теплопроводностью
в фуллерене и однослойной углеродной нанотрубке, окруженных материалом мат-
рицы, получены оценки эквивалентных коэффициентов теплопроводности этих
наноструктурных элементов. Значения таких коэффициентов теплопроводности
могут быть использованы для оценки теплофизических характеристик композита,
модифицированного фуллеренами или углеродными нанотрубками.
Ключевые слова
:
фуллерен, однослойная углеродная нанотрубка, эквива-
лентный коэффициент теплопроводности, композит.
Введение.
Модификация композитов наноструктурными элемен-
тами (в том числе фуллеренами и углеродными нанотрубками), имею-
щими высокие механические характеристики, открывает перспективу
повышения макроскопических характеристик композитов как конст-
рукционных материалов. Для элементов конструкций, испытывающих
одновременно механические и тепловые воздействия, помимо сведе-
ний о механических характеристиках композита необходимо распо-
лагать количественной информацией о его теплофизических свой-
ствах (в частности о коэффициенте теплопроводности), непосред-
ственно зависящих от соответствующих свойств наноструктурных
элементов. При построении математических моделей, учитывающих
влияние свойств таких наноструктурных элементов на теплофизиче-
ские характеристики композита, фуллерен можно представить шаром,
а нанотрубку — круговым цилиндром, введя для них эквивалентные
коэффициенты теплопроводности, определяемые структурой этих эле-
ментов.
Можно предположить, что фуллерены наряду с высокими меха-
ническими характеристиками [1–3] обладают повышенной способно-
стью к переносу тепловой энергии в поверхностном слое атомов угле-
рода, расположенных, например, у фуллерена
C
60
в двадцати шести-
1
