低溫銅和氮化鋁接觸界面熱阻實驗研究.pdf

1、固體材料接觸界面熱阻廣泛地存在于各種工程應(yīng)用問題當(dāng)中，如航天器（衛(wèi)星和宇宙飛船等）熱控制技術(shù)、大功率集成電路芯片的散熱設(shè)計、制冷機(jī)直接冷卻高溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)、低溫液體儲運設(shè)備的設(shè)計等，是微結(jié)構(gòu)傳熱學(xué)中的重點和難點，是亟須解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。本課題來源于國家自然科學(xué)基金項目（50876034）：基于激光光熱法的三維微結(jié)構(gòu)低溫固體接觸界面層熱輸運特性研究。本文研究內(nèi)容即為銅和氮化鋁材料接觸界面層熱阻研究。
　　 接觸界面熱阻受多種因

2、素影響，其中，材料的熱物性是研究接觸界面熱阻的基礎(chǔ)。本文以激光光熱法為研究手段，以兩級G-M制冷機(jī)為實驗冷源，建立低溫真空條件下的溫度測量與控制系統(tǒng)和實驗測量系統(tǒng)，測量50K~300K溫區(qū)內(nèi)銅和氮化鋁材料的熱擴(kuò)散系數(shù)，獲得實驗數(shù)據(jù)，以及在0.20MPa~0.57MPa壓強(qiáng)范圍內(nèi)，70K~300K溫區(qū)內(nèi)銅和氮化鋁材料的接觸界面熱阻。
　　 基于相關(guān)實驗數(shù)據(jù)，使用matlab軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析和模型仿真，獲得接觸界面熱阻的完

3、全二次型預(yù)測模型。揭示微尺度層面下低溫固體接觸界面層的熱輸運特性及作用機(jī)理。實驗研究和仿真表明：氮化鋁的熱擴(kuò)散系數(shù)在70K~150K溫區(qū)內(nèi)隨溫度變化顯著，在150K~300K溫區(qū)內(nèi)隨溫度變化比較緩慢。而銅的熱擴(kuò)散系數(shù)在50K~100K溫區(qū)內(nèi)隨溫度變化顯著，在100K~300K溫區(qū)內(nèi)隨溫度變化比較緩慢。銅和氮化鋁接觸界面熱阻受溫度和壓強(qiáng)的耦合作用，溫度對接觸熱阻的影響比壓強(qiáng)對接觸熱阻的影響大，在70K~300K溫度范圍內(nèi)接觸熱阻隨溫度的升