液體吸附層對(duì)固-液界面熱阻影響的數(shù)值與理論研究.pdf

1、通過(guò)固液界面的傳熱過(guò)程在各工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)普遍存在，隨著器件尺度向納米尺度延伸，固/液界面熱阻已經(jīng)成為納米尺度下傳熱過(guò)程中不可回避的重要問(wèn)題。然而在以往的研究中，液體吸附層連接固體和液體的紐帶作用被忽視了。針對(duì)該問(wèn)題，本文利用分子動(dòng)力學(xué)模擬以及統(tǒng)計(jì)熱物理理論，對(duì)液體吸附層在固/液界面熱阻中的作用和機(jī)理進(jìn)行了詳盡的研究。
　　分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果表明：非超疏水表面與液體間的界面處會(huì)自發(fā)形成液體吸附層。該層與固體壁面間存在導(dǎo)熱過(guò)程，與自

2、由液體層間同時(shí)存在導(dǎo)熱和原子交換過(guò)程。固/液界面熱阻由兩部分組成，一部分是固體壁面與液體吸附層間的熱阻，另一部分是液體吸附層與自由液體層之間的熱阻。且隨著壁面親水性的增強(qiáng)，前者減小，后者增大。對(duì)原子振動(dòng)態(tài)密度的計(jì)算結(jié)果表明，液體吸附層原子縱向高頻振動(dòng)隨壁面親水性的增強(qiáng)而增強(qiáng)，是導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因。這一現(xiàn)象最終導(dǎo)致固/液界面熱阻隨壁面親疏水性質(zhì)的變化存在一個(gè)極小值。當(dāng)兩固體壁面間距增加時(shí)，固/液界面熱阻也隨之增加并最終收斂于一個(gè)確定值。

3、熱流密度的變化對(duì)固/液界面熱阻影響不大。
　　建立了液體吸附層中原子振動(dòng)頻率模型，原子數(shù)目排布模型兩個(gè)理論模型。并以它們?yōu)榛A(chǔ)構(gòu)建了液體吸附層與自由液體層間原子交換模型。模型給出了液體吸附層中原子平均振動(dòng)頻率，原子平均能量，原子排布數(shù)目，原子逃逸速率等關(guān)鍵性質(zhì)與壁面溫度和親疏水性間的定量關(guān)系。預(yù)測(cè)值與模擬結(jié)果吻合良好。定量地解釋了液體吸附層與自由液體層間原子交換傳熱過(guò)程存在瓶頸。且模型成功預(yù)測(cè)了熱源側(cè)和熱沉側(cè)兩個(gè)固液界面上液體吸附