Перенос теплоты в наноструктурах
1
УДК 536.2.022
Перенос теплоты в наноструктурах
© В.И. Хвесюк
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Дан краткий обзор наиболее важных особенностей переноса теплоты в различных
наноструктурах. Приведены примеры формирования материалов с заданными
свойствами.
Ключевые слова:
теплопроводность, фононы, сопротивление Капицы, нанотехно-
логии, наноструктуры.
Введение.
Хорошо известно, что использование нанотехнологий
в различных областях науки и техники открывает принципиально но-
вые возможности, которые еще недавно невозможно было предста-
вить. Это связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, свойства
наноструктур уникальны: для них характерны рекордные значения
теплопроводности, электрической проводимости, модуля Юнга и др.
Во-вторых, развитие нанотехнологий позволяет создавать материалы
с заданными свойствами, формируя специальным образом принципи-
ально новые, недоступные до недавнего времени структуры вещества
из отдельных наноэлементов. Например, многослойные нанострукту-
ры могут быть сформированы из пленок или монослоев различных
веществ, содержащих изолирующие, проводящие, магнитные, воз-
можно, сверхпроводящие слои. Поскольку набор материалов исклю-
чительно разнообразен, свойства таких структур могут изменяться в
очень широком диапазоне, одновременное существование которых
в одном образце раньше невозможно было представить [1].
Перспективы развития наноинженерии определяются, в частно-
сти, решением проблем переноса теплоты в наносистемах. От их ре-
шения напрямую зависят значения параметров, характеризующих
эффективность разрабатываемых устройств.
Особенности обсуждаемых проблем связаны, во-первых, с тем,
что механизмы переноса теплоты в наноструктурах существенно от-
личаются от хорошо изученных для массивных тел, поэтому необхо-
димо развитие принципиально новых методов исследования. Во-вто-
рых, наноструктуры очень разнообразны, и каждая из них требует
тщательного специального изучения.
В настоящее время главными являются следующие направления
исследований по данной проблеме:
