Перенос теплоты в наноструктурах
7
ключительно важное значение имеют экспериментальные исследо-
вания закономерностей изменения сопротивления Капицы в зави-
симости от материалов, температуры, технологии получения кон-
тактов и пр. Очевидно, что в основе использования поликристаллов,
многослойных структур, квантовых точек и других средств для
уменьшения теплопроводности лежит явление контактного сопро-
тивления Капицы.
В последние годы сформировалось направление исследований по
обеспечению минимизации сопротивления Капицы — создание на
границах между двумя материалами хорошо проводящих слоев с по-
мощью специальных термических интерфейсных материалов (ТИМ).
Эти слои служат мостами между материалами, уменьшающими со-
противление интерфейсов.
В качестве одной из составляющих таких слоев используются
тонкие полимерные пленки, обеспечивающие предельно полный
контакт между соседними шероховатыми поверхностями. Этим до-
стигается максимальная площадь контакта, в то время как при отсут-
ствии этих пленок площадь контакта невелика вследствие шерохова-
тости поверхностей.
Другими компонентами, обеспечивающими высокую теплопро-
водность внутри ТИМ, являются углеродные нанотрубки, выращива-
емые перпендикулярно к поверхностям соседних материалов, а также
металлические и графитовые нанопорошки. Недавно в качестве тако-
го наполнителя был использован графен [11]. В случае применения
нанотрубок термические сопротивления снижаются примерно в 2 ра-
за, графита — в 18 раз, а при использовании графена этот параметр
можно уменьшить в 23 раза [11].
Исследования переноса теплоты в наноструктурах, ведущиеся
в МГТУ им. Н.Э. Баумана.
В течение ряда лет в вузе проводятся экс-
периментальные и теоретические исследования переноса теплоты в
многослойных наноструктурах. Разработаны технологии и созданы
стенды для получения многослойных наноструктур. Подобный стенд
создан специально для НОЦ «Плазменные технологии», в рамках ко-
торого исследования ведутся совместно с учеными из Германии.
Проведены экспериментальные исследования. В частности, обна-
ружено неизвестное ранее явление: импульсный нагрев многослой-
ной структуры лазером с одной стороны приводит к периодическим
колебаниям температур на другой стороне структуры. Многочислен-
ные проверки подтверждают это явление.
Экспериментально определены теплофизические свойства нано-
структр.
Разрабатывается теория переноса теплоты в многослойных нано-
структурах.
