Оценки эффективного коэффициента теплопроводности композита с графеновыми включениями
Авторы: Кувыркин Г.Н.
Опубликовано в выпуске: #4(16)/2013
DOI: 10.18698/2308-6033-2013-4-671
Раздел: Математическое моделирование
В настоящее время исследованию графена посвящено огромное количество работ. Подобный интерес оправдан, так как графен - объект, обладающий уникальными физическими характеристиками: высокой тепло- и электропроводностью, механической прочностью, чувствительностью электронных характеристик к сорту и количеству сорбированных молекул и т. п. На основе математической модели переноса тепловой энергии в композите с анизотропными эллипсоидальными включениями получены расчетные зависимости для компонент тензора эффективной теплопроводности композита с одинаково ориентированными включениями графена. Приведена расчетная формула для эффективного коэффициента теплопроводности композита при хаотической пространственной ориентации графеновых включений. Представленные результаты можно использовать для прогноза эффективных коэффициентов теплопроводности композитов, модифицированных высокотеплопроводными включениями графена.
Литература
[1] Елецкий А.В., Искандарова И.М., Книжник А.А., Красиков Д.Н. Графен: методы получения и теплофизические свойства. Успехи физических наук, 2011, т. 181, №3, с. 233-268
[2] Balandin A.A., Ghosh S., Bao W., Calizo I., Teweldebrhan D., Miao F., Lau C.N. Superior Thermal Conductivity of Single-layer Graphene. Nano Letters, 2008, vol. 8, pp. 902-907
[3] Ghosh S., Calizo I., Teweldebrhan D., Pokatilov E.P., Nika D.L., Balandin A.A., Bao W., Miao F., Lau C.N. Extremaly High Thermal Conductivity of Graphene: Prospects for Thermal Management Applications in Nanoelectronic Circuits. Appl. Phys. Lett., 2008, vol. 92, p. 151911
[4] Klemens P.G. Theory of the A-plane Thermal Conductivity of Graphite. J. Wide Bandgap Mater., 2000, vol. 7, pp. 332-339
[5] Nika D.L., Ghosh S., Pokatilov E.P., Balandin A.A. Lattice Thermal Conductivity of Graphene Flakes: Comparision with Bulk Grafite. Appl. Phys. Lett., 2009, vol. 94, p. 203103
[6] Nika D.L., Pokatilov E.P., Askerov A.S., Balandin A.A. Phonon Thermal Conduction in Graphene: Role of Umklapp and Edge Roughness Scattering. Phys. Rev., 2009, vol. B 79, p. 155413
[7] Bunch J.S., van der Zande A.M., Verbridge S.S., Frank W., Tanenbaum D.M., Parpia J.P., Craighead H.G., McEuen P.L. Electromechanical Resonators from Graphene Sheets. Science, 2007, vol. 315, pp. 490-493
[8] Lee C., Wei X., Kysar J.W., Hone J. Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene. Science, 2008, vol. 321, pp. 385-388
[9] Jiang J.-W., Wang J.-S., Li B. Young’s Modulus of Graphene: A Molecular Dynamics Study. Phys. Rev., 2009, vol. B 80, p. 113405
[10] Wei X., Fragneaud B., Marianetti C.A., Kysar J.W. Nonlinear Elastic Behavior of Graphene: Ab initio Calculation to Continuum Description. Phys. Rev., 2009, vol. B 80, p. 205407
[11] Chen Zh., Lin Yu.M., Rooks M.J., Avouris Ph. Graphene Nano-ribbon Electronics. Physica E, 2007, vol. 40, pp. 228-232
[12] Ghosh S., Bao W., Nika D.L., Subrina S., Pokatilov E.P., Lau C.N., Balandin A.A. Dimensional Crossover of Thermal Transport in Few-layer Graphene. Nature Mater., 2010, vol. 9, pp. 555-558
[13] Li X., Maute K., Dunn M.L., Yang R. Strain Effects on the Thermal Conductivity of Nanoctructures. Phys. Rev., 2010, vol. B 81, p. 245318
[14] Stankovich S., Dikin D.A., Dommett G.H.B., Kohlhass K.M., Zimney E.J., Stach E.A., Piner R.D., Nguyen S.T., Ruoff R.S. Graphene-based Composite Materials. Nature, 2006, vol. 442, pp. 282-286
[15] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Эффективные коэффициенты теплопроводности композита с анизотропными эллипсоидальными включениями. Наука и образование: Электронное научно-техническое издание, 2013, № 4. URL: http://technomag.edu.ru/doc/541050.html. DOI: 10.7463/0413.0541050
[16] Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. Москва, Наука, 1964, 488 с.
[17] Зарубин В.С. Инженерные методы решения задач теплопроводности. Москва, Энергоатомиздат, 1983, 329 с.
[18] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математические модели механики и электродинамики сплошной среды. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008, 512 с.
[19] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Эффективные коэффициенты теплопроводности композита с эллипсоидальными включениями. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2012, № 3, с. 76-85
[20] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Теплопроводность композитов с шаровыми включениями. Saarbrucken, Deutschland, LAMBERT Academic Publishing, 2013, 77 c.
[21] Головин Н.Н., Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Смесевые модели механики композитов. Ч. 1. Термомеханика и термоупругость многокомпонентной смеси. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2009, № 3, с. 36-49