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Thermal resonance induced by quasi-Casimir coupling for innovative nanoscale thermal management

准卡西米尔耦合引起的热共振，用于创新的纳米级热管理

基本信息

批准号：
22K20412
负责人：
陳文涛
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Quasi-Casimir heat transfer, a new heat transfer mode in the transition regime from heat conduction to thermal radiation, results in the interfacial thermal resonance between two objects. However, the quasi-Casimir coupling between the nanostructures and adsorbed water layers on the solid surfaces is still open for question. Therefore, using nonequilibrium molecular dynamics, we will verify phonon transmission across a nanogap via nanostructures and adsorbed water layers, focusing on quasi-Casimir coupling and thermal resonance.In the FY 2022, we performed molecular dynamics simulation using the package program LAMMPS. In the nanogap of Pt adsorbed with water molecules, thermal resonance phenomena and phonon transport at the interface were confirmed not only between solid molecules but also between liquid molecules. In a nonequilibrium state, the heat flux across the nanogap increases exponentially with decreasing gap distance, and the thermal resonance between the atoms of the liquid adsorption layers co-occurs with the thermal resonance between the atoms of the solid interface layers. Moreover, the effects of the SiC molecular termination atoms (Si-C, C-Si, Si-Si, and C-C) on the thermal resonance phenomena and phonon transport in the SiC nanogap were clarified.These results have been presented at the 2022 Thermal Engineering Conference and published in Physical Chemistry Chemical Physics and Nanoscale by the Royal Society of Chemistry.

准Casimir传热是由热传导向热辐射过渡的一种新的传热方式，它导致了两物体间的界面热共振。然而，纳米结构和固体表面上的吸附水层之间的准Casimir耦合仍然是开放的问题。因此，我们将利用非平衡态分子动力学，以准Casimir耦合和热共振为中心，验证声子通过纳米结构和吸附水层在纳米间隙中的传输。2022财年，我们使用LAMMPS软件包进行了分子动力学模拟。在吸附有水分子的Pt纳米间隙中，不仅在固体分子之间而且在液体分子之间证实了界面处的热共振现象和声子输运。在非平衡状态下，纳米间隙中的热通量随着间隙距离的减小而呈指数增加，并且液体吸附层的原子之间的热共振与固体界面层的原子之间的热共振共同发生。此外，还阐明了SiC分子末端原子（Si-C、C-Si、Si-Si和C-C）对SiC纳米间隙中热共振现象和声子输运的影响，这些结果已在2022年热工程会议上发表，并由皇家化学学会发表在《物理化学化学物理与纳米尺度》上。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Quasi-Casimir coupling can induce thermal resonance of adsorbed liquid layers in a nanogap

准卡西米尔耦合可以引起纳米间隙中吸附液体层的热共振

DOI：
10.1039/d2cp01094a
发表时间：
2022
期刊：
Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子：
3.3
作者：
Chen Wentao;Nagayama Gyoko
通讯作者：
Nagayama Gyoko

Enhanced Heat Transfer across a Nanogap by Thermal Resonance between Adsorbed Liquid Layers

通过吸附液体层之间的热共振增强跨纳米间隙的传热

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Naruki Ichihara;Masahito Ueda;Xiangrui Li;Naruki Ichihara;Wentao Chen;Wentao Chen;Xiangrui Li;Xiangrui Li;Wentao Chen
通讯作者：
Wentao Chen

Dependence of Phonon Heat Transfer across a Vacuum Nanogap on Atomic Surface Terminations

跨越真空纳米间隙的声子传热对原子表面终端的依赖性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Naruki Ichihara;Masahito Ueda;Xiangrui Li;Naruki Ichihara;Wentao Chen;Wentao Chen;Xiangrui Li;Xiangrui Li
通讯作者：
Xiangrui Li

Effect of atomic surface termination on heat transfer across SiC－SiC nanogap

原子表面终止对SiC－SiC纳米间隙传热的影响