二维世界中的热输运

石墨烯的兴起推动了对其他二维层状材料(2DLMs)的深入研究。在过去十年中,2DLMs凭借其优异的光学、电学、机械性能,已被用作构建各种新型光、热、电功能器件和能量转换和存储设备构的重要组成部分。除了它们卓越的光学,电学和机械性能,2DLMs还展示了引人入胜的热学性能。在这里, 2DLMs的广泛应用需要全面了解2DLMs的热载流子输运的物理机制及衬底的接触对热传输的影响,因为这与新兴器件水平上的能量消耗、热耗散、能量转换和热调控息息相关。事实上,由于独特和多样化的二维晶体结构和不同声子模式对热传输的贡献,2DLMs系统在热传输上尽管有一些共同的热学性质,例如层数依赖的热导率,每种材料还具有更独特的热学性能可以加以利用 。尽管有如此优越的预期性能,对于高质量2DLMs本征的热学测试、不同2DLMs独特热学性能(如尺寸依赖性能与各向异性)、以及多种2DLMs组合的异质结构的热学特性的研究仍处于不断探索中。目前已有的实验结果和理论预测为后续研究提供了借鉴价值。

二维世界中的热输运

基于上述二维材料热学领域已有的发展和遭遇的挑战,南京大学朱嘉教授课题组撰写了综述论文,系统地分析了2DLMs 热学性能的实验测试方法,并且针对几种2DLMs (包括Graphene、MoS2、h-BN、black phosphorous 和Bi2Te3)热导率分别做了总结与分析。 论文首先介绍了二维材料领域中热导率测试的两种主流方式(Suspended Micro-Bridge Method & Optothermal Raman Technique),讨论了各自的优势与局限,两种测试手段都能利用悬空器件特性,排除衬底影响以得到二维材料本征的热传导性能; 文献中热导率测试结果表明,2DLMs热传导性能精确地受到样品尺寸和材料结构的影响:随着原子层数的变化,不同材料热导率呈现出奇特的变化趋势(如Graphene、MoS2、h-BN、black phosphorous);对于各向异性热传输,2DLMs中天然层内共价键结合与层间范德瓦尔斯力结合的特点,导致了每种材料层内与层间热导率的差异,另外结合材料层内结构的各向异性,如黑磷材料,沿armchair(AM) 和 zigzag(ZZ)两个方向也可以得到显著的热导率差异。作者还对2DLMs在实际能量转换与存储领域的应用做了介绍与展望,如高导热性材料(石墨烯和氮化硼),在散热和储能领域的辅助作用,以及black phosphorous和Bi2Te3 在热电转换中的潜在发展。

这些研究工作对于二维材料中热传输基本物理机制的探索具有重要参考意义,为构建更高性能的电子、光电子以及能量转换与存储器件提供了指导方向。该综述文章在线发表在Advanced Functional MaterialsDOI: 10.1002/adfm.201604134)上。

猜你喜欢

PDMS薄膜:稳定有效的金属锂负极保护层(朱嘉)

兼顾良好导热性能和抗辐照性能的钨/石墨烯多层膜复合材料

“死灰复燃”的锂金属研究能否“星火燎原”:用能量转换的角度揭开锂枝晶的面纱

Small Methods:中空纳米结构硫化钼应用于电化学能量存储与转换最新综述

(点击以上标题可以阅读原文)



二维世界中的热输运

MaterialsViewsChina

官方微信平台

聚焦材料新鲜资讯

材料大牛VS新秀访谈
MVC论文排行榜每月新鲜出炉
热爱科研的你还在等什么,快加入我们一起微互动吧!!!


微信号:materialsviews

微博:materialsviews中国

欢迎个人转发和分享,公众号或媒体如需要转载,请联系:

materialsviewschina@wiley.com

关注材料科学前沿,请长按识别二维码

二维世界中的热输运

点击左下角“阅读原文”,阅读Advanced Functional Materials原文

本站非明确注明的内容,皆来自转载,本文观点不代表清新电源立场。

(0)
清新电源清新电源
上一篇 2017年2月27日 上午1:00
下一篇 2017年3月1日 上午1:00

相关推荐

发表回复

登录后才能评论