在混合石墨烯-聚合物纳米复合材料的热导率模型方法
Andriy B Nadtochiy1, Alla M Gorb1, Borys M Gorelov2
1Faculty of Physics, Taras Shevchenko National University of Kyiv, 01601 Kyiv, Ukraine.
Molecules (Basel, Switzerland)
|November 14, 2023
概括
这项研究使用混合石墨烯和阿纳纳米颗粒模拟了环氧纳米复合材料的热导率. 有效厚度方法准确地预测了材料性能与关键参数.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 环氧纳米复合材料对于需要量身定制的热性能的先进应用至关重要.
- 石墨烯纳米板块和解剖酶纳米粒子提供独特的热和结构优势.
- 了解填充剂-纳米粒子相互作用是优化复合材料性能的关键.
研究的目的:
- 开发和验证一种分析模型,用于预测环氧纳米复合材料的导热率.
- 研究自我组装混合纳米粒子 (石墨烯@anatase TiO2) 对复合材料热行为的影响.
- 分析各种参数对导热率的影响,包括填充剂特性和界面电阻.
主要方法:
- 使用基于有效介质近似 (EMA) 的分析模型.
- 结合了有效的厚度方法来简化混合纳米板的模拟.
- 包括现象学热边界电阻 (TBR) 来考虑接口效应.
- 对几何,材料和度参数的灵敏度进行了数值评估.
主要成果:
- 分析模型准确地描述了环氧纳米复合材料的导热率.
- 有效厚度方法简化了石墨烯@anatase TiO2纳米片的导热模拟.
- 灵敏度分析揭示了影响热导电性的关键参数,例如填充剂度和TBR.
- 计算的导热率与室温实验测量相当一致.
结论:
- 开发的分析模型为预测复杂纳米复合材料的导热率提供了一种可靠的方法.
- 有效厚度方法为混合填充剂提供了一个简单但准确的模拟策略.
- 接口热阻在这些材料的整体热性能中起着重要作用.
- 这项研究有助于设计具有增强热管理能力的先进环氧纳米复合材料.
