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グラフェンの特異な配列を用いたファンデルワールス熱伝導のその場計測

使用独特的石墨烯排列对范德华热传导进行原位测量

基本信息

批准号：
21656060
负责人：
生田竜也
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

微小なグラフェンのカップが数多く積層してできているカップスタック型カーボンナノファイバー(CSCNF)を試料として、そのカップ間隔を人為的に操作することによる熱伝導率の変化を定量的に計測することを目指し、T字一体型プローブ法を応用した「その場」計測を可能とするナノセンサを開発した昨年度に引き続いて今年度も実験的にナノ材料1本の熱計測を行った。CSCNF試料1本の熱伝導率計測から、グラフェン層間の単位面積あたり熱抵抗は10^(-10)[m^2K/W]のオーダーであることがわかった。この値は分子動力学シミュレーションで報告されている10^(-8)に比べて2桁ほど小さい。これはフォノンが弾道的に層間を透過していることを示唆するもので、ナノ材料においては抵抗の足し算ではなくて系全体で熱流を評価すべきものであるとわかった。すなわち、カップ間隔を操作して熱伝導の変化を見る意義は低いとの結論に至った。そこで、実験対象を多層カーボンナノチューブの先端と固体表面の間のファンデルワールス熱伝導へと切り替え、上記ナノセンサによる界面熱抵抗の定量的計測をHRTEM観察を併用しながら実施したところ、グラフェンのc軸方向と金表面の間では10^(-8)[m^2K/W]程度であることがわかった。さらに、a軸方向についても機械的に開いた先端を用いて実験し評価したところ、c軸の場合よりも単位面積あたりで1桁ほど小さい熱抵抗が得られた。この結果は理論的予測とよく一致するものであり、本研究の信頼性が確認されるとともに今後の研究の展開に大きく期待できることとなった。

Tiny Nailsー(CSCNF)として、そのカップintervalをartificialにoperationすることによるthermal conductivity change Quantitative measurement method, T-shaped integrated measurement method, measurement method using the "そのfield" measurement method is possible. The るナノセンサを开発したlast year's に citedき続いてthis year's も実験's にナノmaterial 1book's thermal meter measurement を行った. Thermal conductivity measurement of CSCNF sample 1 and the unit area between layers of CSCNF were measured. Resistanceは10^(-10)[m^2K/W]のオーダーであることがわかった.この値は Molecular Dynamics シミュレーションで report されている10^(-8)に than べて2桁ほど小さい. The layers of the これはフォノンが弾道 are shown through the していることをするもので、おノmaterials All the resistance of the おいてはの足しcalculates the ではなくて series and the heat flow をreview価すべきものであるとわかった.すなわち,カップintervalをoperationして热伝guiの変化を见るmeaningはlowいとの Conclusionに到った.そこで、実験対肖をMulti-layered カーボンナノチューブのtip and solid surface の间のファンデルワールスThermogenic conductor へと Cut り substitute え、The above mentioned ナノセンサによるinterface thermal resistance のquantitative Measurement and HRTEM observations were carried out in conjunction with the c-axis direction The degree of gold surface is 10^(-8)[m^2K/W].さらに、A-axis direction についてもMechanical にOpen いたtip を Use いて実験し価したとIn the case of ころ and c-axis, the unit area is small and the heat resistance is small. The results are consistent with the predictions of the theory, and the reliability of this study is correct. I am looking forward to the future development of research and development.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A GRAPHENE CHAIN ACTS AS A LONG-DISTANCE BALLISTIC HEAT CONDUCTOR

石墨烯链充当长距离弹道热导体

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
Proc.International Heat Transfer Conf (IHTC14) August 8-13, 2010, Washington, DC, USA
影响因子：
0
作者：
Koji Takahashi;Yohei Ito;Tatsuya Ikuta
通讯作者：
Tatsuya Ikuta

Experimental and numerical studies on ballistic phonon transport of cup-stacked carbon nanofiber

叠杯碳纳米纤维弹道声子输运的实验与数值研究