化学学报 ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (6): 839-847.DOI: 10.6023/A21120616 上一篇    下一篇

所属专题: 中国科学院青年创新促进会合辑

综述

二维纳米材料热传导行为及其界面调控

袁瑞琳, 陈龙, 吴长征*()   

  1. 中国科学技术大学化学与材料科学学院 合肥 230026
  • 投稿日期:2021-12-31 发布日期:2022-07-07
  • 通讯作者: 吴长征
  • 作者简介:

    袁瑞琳, 女, 中国科学技术大学2019级在读博士生. 2017年获得中国科学技术大学学士学位. 研究方向为低维纳米材料中的传热行为及其在隔热领域的应用.

    陈龙, 男, 中国科学技术大学2021级在读硕士生. 2021年毕业于南京大学, 获得学士学位. 研究方向为无机二维纳米材料的结构设计及其隔热应用研究.

    吴长征, 博士, 教授, 博士生导师. 2002年毕业于中国科学技术大学, 获得学士学位, 2007年毕业于中国科学技术大学, 获得博士学位. 2007~2009年在合肥微尺度物理科学国家实验室从事博士后研究, 2009年加入中国科学技术大学工作, 现为中国科技大学化学系正教授. 吴长征教授目前的研究方向主要集中在无机表界面合成化学研究.

    庆祝中国科学院青年创新促进会十年华诞.
  • 基金资助:
    国家重点基础研究发展计划(2017YFA0206702); 国家自然科学基金(21925110); 国家自然科学基金(21890751); 国家自然科学基金(91745113)

Heat Conduction Behavior of Two-Dimensional Nanomaterials and Their Interface Regulation

Ruilin Yuan, Long Chen, Changzheng Wu()   

  1. School of Chemistry and Materials Science, University of Science and Technology of China, Hefei 230026
  • Received:2021-12-31 Published:2022-07-07
  • Contact: Changzheng Wu
  • About author:
    Dedicated to the 10th anniversary of the Youth Innovation Promotion Association, CAS.
  • Supported by:
    National Basic Research Program of China(2017YFA0206702); National Natural Science Foundation of China(21925110); National Natural Science Foundation of China(21890751); National Natural Science Foundation of China(91745113)

二维纳米材料具有独特的二维无限拓展超薄结构, 其声子输运受到维度限制, 从而赋予了二维纳米材料新奇的热传导性质, 是研究微纳尺度热传导的理想材料平台. 界面工程可以引发二维纳米材料中声子振动模式的改变和声子振动的耦合, 导致材料的热传导行为改变, 为实际应用中微纳器件的散热、极端环境的热防护等提供了可能的解决方案. 详细介绍了在经典二维纳米材料中热传导的不同机制及新奇特性, 阐述了界面工程对二维纳米材料热传导的影响, 并进一步展望了原子分子级别界面调控在二维材料热传导领域的研究前景.

关键词: 二维纳米材料, 热传导, 界面调控, 声子输运

Two-dimensional nanomaterials provide an ideal platform for the research of heat conduction in nanoscale, for their novel heat conduction properties derived from limited phonon transport. Due to unique two-dimensional expanded ultra-thin structure, interface engineering effectively induces the change of phonon vibration mode and the coupling of phonon vibration, leading to the differences of heat conduction behavior. Benefiting from wide adjustability of heat conduction properties, two-dimensional nanomaterials exhibit potential applications in the heat dissipation of micro-nano devices and thermal protection in harsh environments. This paper introduces the mechanisms and novel characteristics of heat conduction in classical two-dimensional nanomaterials in detail, expounds the influence of interface engineering on the heat conduction in two-dimensional nanomaterials, and further expects the prospects of atomic-molecular interface regulation in the field of heat conduction in two-dimensional materials.

Key words: two-dimensional nanomaterials, heat conduction, interface regulation, phonon transport