界面热阻

摘要： 从微观角度出发,综述了自组装单分子层(SAM)在调控软-硬材料界面热输运方面的研究进展,介绍了SAM的传热机理,系统总结了SAM的微观结构对界面热导的影响规律,探讨了SAM的密度、长度、末端官能团等因素对界面热阻或界面热导的影响机理。此外还介绍了目前SAM在聚合物基导热复合材料中的研究,并展望了未来SAM在界面热输运的研究方向。

摘要： 4月11日,为更好地满足传感器技术的升级迭代需求,万华化学推出了以WANICONE SE 2135为主打产品的系列导热凝胶。该产品具有优异的相容性,可与大多数材质良好贴合,进而减少界面热阻。WANICONE SE 2135具有优异的物理化学性能,可确保传感器稳定输出,还可配合多种设备进行快速点胶,能保证操作时挤出顺畅,具有良好的可操作性。

摘要： 石墨烯具有高热导率的特点,在传热领域有较好的应用前景,石墨烯导热理论及其应用研究具有重要意义。文中利用分子动力学方法,研究了石墨烯在固液界面间的传热规律,并探究了不同壁面温度下,石墨烯传热层对固液界面热阻及流动特性的影响。结果表明,在静态流体中,单层石墨烯传热层会显著降低固液界面温度阶跃和界面热阻,壁面温度越高,石墨烯层对界面热阻的降低效果越明显,降低幅度最高分别可达48%和45.9%。对流体区域施加外力使流体流动,结果显示,由于石墨烯与液氩的相互作用力弱于铜壁面,导致固液壁面处速度滑移程度增大,且石墨烯具有比表面积大的特点,近壁面处分子数增多,热运动增强,使近壁面处的温度阶跃增大。

摘要： 传统的脉冲激光时域热反射系统通常基于远场光学设计,对于微纳米材料热物性测量的空间分辨率约在3μm~10μm范围,不足以满足先进微电子器件和芯片的热物性测试要求.基于近场光学原理,本文研究了提升时域热反射系统空间分辨率的新颖技术方法,并建立了相应的实验系统.实验获得的微纳结构样品测量数据表明,基于近场技术的时域热反射系统对于微纳米材料热物性测量的空间分辨率可提升到1μm.该技术为微电子器件热设计和纳米尺度热输运机理研究提供了有效的实验手段.

摘要： 晶圆级键合的纳米界面层热传递控制是微机电系统热管理和热设计的热点及难点,其原因是由于键合质量严重影响纳米界面层的热传输能力,而圆片级键合界面热阻表征技术则是业界难点,国内外未见有效的分析途径和统一的测试方法。基于超声扫描、激光闪射法和自主构建的热阻网格化计算模型相结合的分析途径,实现了对微机电系统中圆片级封装的Si-BCB-Si键合质量及热阻的表征。首先,利用超声扫描显微镜对BCB键合界面质量进行分析,定性评估了键合区空洞含量;同时,采用激光闪射法对界面层热扩散率进行测试,最后,结合数值计算方法,定性评估了空洞含量和BCB键合层厚度对界面热阻的影响。试验和理论分析表明,BCB键合层的空洞严重阻碍了界面层的热传输能力,且这种阻碍作用受BCB界面层厚度的影响。

摘要： 事故容错热导率增强型核燃料的研究关注点主要在于制备工艺的优化和导热性能的改善,而微观结构的调控是改善导热性能的主要手段之一.目前国内外提出的事故容错燃料,主要是在基体颗粒中添加高热导率的颗粒以提高容错燃料的热导率.本文建立了事故容错燃料的三维有限元模型,采用Ansys Workbench对不同容错燃料热导率进行数值模拟,计算分析了二氧化铀基体中添加氧化铍颗粒时,颗粒的形状、空间取向、排列方式、大小等对热导率的影响,获得了热导率随氧化铍颗粒形状、空间取向、排列方式、大小等变化的规律.

摘要： 在半导体工业,摩尔定律预测每过2年芯片上晶体管的数量就增加一倍,芯片运行的速度也会增加一倍.目前,超高的热流密度已成为摩尔定律面临的一个瓶颈.微纳结构利用尺寸效应、界面效应和新的材料构成体系,有可能为半导体工业提供颠覆性的技术解决方案.系统研究尺寸效应、应变场和温度场对声子和电子输运规律的影响以及结构相变或尺寸效应对Wiedemann-Franz定律的影响,可以精确理解声子、电子在微纳结构上的输运规律,从而为半导体工业寻找新材料提供精准的技术路线图.

摘要： 现代科技的发展对热管理材料提出了更高、更迫切的需求.由于具有优异的导热性、低热膨胀系数和耐高温性,定向排列碳纳米管和炭/炭复合材料作为理想的轻质、稳定的热管理材料引起了广泛的关注.本文首先介绍了炭材料的导热机制,系统评述了垂直排列碳纳米管阵列和炭/炭复合材料的制备方法,热导率的主要影响因素以及它们在热管理中的应用.总结了材料制备-结构-性能之间的关系,并给出了提高材料导热性能的策略.最后提出了垂直排列碳纳米管阵列和炭/炭复合材料在热管理应用中面临的挑战及今后的研究方向.

摘要： 在低温物理和量子信息科学等学科的研究中,持续保持稳定的mK级低温是至关重要的.稀释制冷机是用来获得极低温的制冷装置,它利用了超流态4He与其同位素3He的混合溶液在超低温下的相分离效应.热交换器的性能是决定连续循环工作制冷机性能的关键因素.在极低温下,氦与金属之间存在巨大的界面热阻(即卡皮查热阻),利用多孔的烧结金属颗粒来提高接触面积,可以有效地解决热交换问题.因此,研究极低温下金属颗粒与液氦之间的热交换,并以此为指导研制高性能的银粉烧结换热器具有重要的应用价值.

摘要： 采用分子动力学方法模拟液体在纳米结构表面的快速沸腾过程.主要研究了纳米结构表面粗糙度以及栏栅形和棋盘形两种排列方式对液体快速沸腾过程以及换热特性的影响.研究结果表明,随着纳米结构表面粗糙度的增加,栏栅形和棋盘形纳米结构表面液体沸腾起始时间均提前.当栏栅形和棋盘形纳米结构表面粗糙度相同时,棋盘形纳米结构表面会进一步缩短液体沸腾起始时间.形成这种现象的原因是纳米结构表面粗糙度的增加,增加了固液接触面积,提高了初始时刻热通量,减小了固液界面热阻,导致表面附近液体动能增大,增大了液体高度方向的温度梯度,有利于液体发生沸腾.当纳米结构表面粗糙度相同时,棋盘形纳米结构表面具有较小的界面热阻,从而缩短了沸腾所需要的时间.

摘要： 铝/钢双层金属管旋压复合时,内外管减薄率及伸长量存在差异,变形不协调,难以形成有效的固相连接,并且内外管包覆力较弱.针对该问题,以20钢作内层,3A21铝合金为外层,在室温下及400°C下进行了3A21/20双层金属管旋压复合实验研究,尝试通过对管坯待结合表面进行预处理,并对管材待结合表面加工螺纹来改善变形协调性,增强内外管间的包覆强度,另外还从界面热阻的角度分析了螺纹的存在对变形协调性的影响.研究结果表明:在室温下进行3A21/20双金属管复合旋压时,通过在内层钢管上加工外螺纹,外层铝管金属可以有效的充填螺纹间隙,变形协调性得到改善且有效地提高了内外管包覆效果;在400°C下进行3A21/20双金属管复合旋压时,通过在内层钢管上加工外螺纹,界面接触面积发生变化,从而引起界面接触热阻的变化,变形协调性得到明显改善.

摘要： 纳米薄膜与基体之间的界面热输运是MEMS系统热管理和热设计的热点和难点.建立了频率扫描3ω法的热阻抗网络模型.利用频率-电流扫描3ω法和不同厚度薄膜试样得到单层纳米薄膜与基体之间的界面热阻,得到ZrO2、SiO2增透膜与基体之间的界面热阻分别为0.108m2·K·MW-1和0.066m2·K·MW-1,发现界面热阻与扫描频率无关,未发现界面热阻随膜厚变化的尺度效应.实验和理论分析表明,声子近界面效应在增透膜和基体界面的热输运过程中起主导作用.

摘要： 通过GaN基微纳米器件中纳米尺度界面的热输运成为微系统热管理和热设计的热点和难点,而通过GaN/Al2O3之间界面热阻尚未测试.首先采用双波长TDTR方法测量了Al膜与GaN薄膜之间的界面热阻,然后借助热阻抗网络和参数敏感性分析,利用宽频3ω法对Al/GaN/Al2O3多层薄膜结构内部界面热阻进行实验重构.两种方法测量的GaN/Al2O3之间界面热阻量级相同,相互验证了测试结果的合理性.对比测量说明,不需借助参考试样可利用宽频3ω法合理表征多层薄膜内界面热阻.

摘要： 碳纳米管由于其高热导率,在热界面材料领域有着巨大的应用潜力.本文通过分子动力学研究了接触角度对碳纳米管和铜表面间接触热阻的影响.结果表明,随着接触角度的增加,界面热阻先增加后减小,当角度足够大时,界面热阻可以小于垂直接触时的数值.同时发现碳纳米管和铜之间存在热整流现象,随着角度的增加,热整流系数会先减小后增大。

摘要： 固液系统被广泛的应用于纳米结构器件中,因此研究固液界面热阻及其特性具有很重要的意义.本文构建了液氩和虚拟固体组成的固液系统,采用分子动力学模拟方法对固液界面热阻和热整流现象进行了研究.当改变固壁原子质量时,由其引起的液氩原子密度的不均匀性会导致界面热阻和热整流改变.任意一侧固壁的势阱参数发生变化时,也会引起界面热阻的增大或减小,并且产生十分明显的热整流现象.

摘要： 随着微电子技术高功率芯片的发展,界面热阻的重要性也逐渐被人们所重视,对其进行研究、建模、预测也在不断的发展中.本文基于微/纳尺度,建立了声子、电子的格子Boltzmann模型,根据声子和电子的DMM模型思想,提出了针对界面热阻计算的边界部分反弹格式.计算了多种材料间的界面热阻,并与实验值进行了比较,分析研究了温度对于界面热阻的影响,发现界面热阻由于温度的升高,热载子散射增强反而减小.

摘要： 随着微电子技术高功率芯片的发展，界面热阻的重要性也逐渐被人们所重视，对其进行研究、建模、预测也在不断的发展中。本文本文基于微/纳尺度，建立了声子、电子的格子Boltzmann模型，根据声子和电子的DMM模型思想，提出了针对界面热阻计算的边界部分反弹格式。计算了多种材料间的界面热阻，并与实验值进行了比较，分析研究了温度对于界面热阻的影响，发现界面热阻由于温度的升高，热载子散射增强反而减小。

摘要： 为了研究界面热阻对固体间热传输的影响，本文将火积和火积耗散理论拓展到低温界面热阻研究领域，分析了具有界面热阻的固-固热传输过程中的火积流传递，基于火积耗散理论建立了固体接触界面间热传导方程，运用火积耗散分析了固体接触界面间的热传导过程，通过数值模拟计算出有界面热阻时其传热效率比无界面热阻时低4.2％，界面热阻火积耗散占系统火积耗散的比率为53.3％，研究表明，界面热阻对固-固热传输效率影响极大，基于火积及火积耗散对界面热阻进行分析能够较好地描述和分析固-固热传输过程及其效率，为界面热阻的理论分析提供新思路。

摘要： 采用分子动力学模拟比较了纳米通道中液体与固体相对静止、液体流动但界面无速度滑移以及液体流动且界面处存在速度滑移三种情况下的界面热阻，分析了流动和速度滑移对界面热阻的影响。模拟结果表明流动和速度滑移使得界面热阻略有减小，减小程度在10%左右。并对其原因进行了分析。

摘要： 热整流在电子器件热控及节能等方面具有巨大的潜在应用价值，探索和研究影响热整流背后的因素及作用机制十分必要。本文基于非平衡的分子动力学模拟方法计算了带有三角形孔的硅纳米薄膜的界面热阻特性，结果表明300K-1100K范围内随着热流方向的改变，在含有三角形孔的硅纳米薄膜中存在热整流效应，热整流系数达28%。同时借助于声子波包动力学模拟方法，获得了不同频率下的纵波声子在三角形孔处的散射特性，结果表明纵波声子在散射过程中产生了横波声子，并且从三角形底部向顶部入射的声子能量透射系数比反向时平均低22%。不对称结构引起的声子透射率的差异是引起热整流效应的主要因素。

摘要： 一种用以形成在微电子元件包装与散热片之间的热界面的多层固体结构及方法，使得在小于100psi压力作用的情况下具有不大于0.03°C-in2/W的总热阻。该多层结构包含至少两金属层，每一层皆具有高热传导性，且两层中的一层具有相变化特性，以在该微电子元件封装及散热片之间的界面连接部位形成低热阻。

摘要： 本发明涉及一种低界面接触热阻的热界面及其制备方法，属于电子器件散热技术领域。低界面接触热阻的热界面是在两个铜圆的内表面沉积有金属镍、钼或钨界面层，两个界面层之间填充液态金属和氧化液态金属复合层，界面层厚度20‑60nm。用直流磁控溅射方法在铜圆表面室温沉积界面层，在界面层表面大气环境涂敷液态金属形成液态金属和氧化液态金属复合层，用力挤压两个叠放铜圆得到热界面。本发明方法获得的热界面有效降低了界面接触热阻，在高功率密度器件散热领域具有良好的应用前景。

摘要： 一种用以形成在微电子元件包装与散热片之间的热界面的多层固体结构及方法，使得在小于100psi压力作用的情况下具有不大于0.03°C－in2/W的总热阻。该多层结构包含至少两金属层，每一层皆具有高热传导性，且两层中的一层具有相变化特性，以在该微电子元件封装及散热片之间的界面连接部位形成低热阻。

摘要： 本申请公开了一种低接触热阻相变触发型热界面材料及其制备方法，热界面材料基体中分散有纳米导热填料/相变材料的相变微囊，具备相变触发功能，当电子设备的工作温度超过相变温度，可触发相变材料的固‑液相转变，显著降低热界面材料表面模量并在压力作用下渗透出微量的具有较好界面填充性和高导热的纳米导热填料/相变材料熔体，实现对界面微纳间隙的高度浸润填充。

摘要： 一种高温条件下的界面接触热阻高效测试装置及方法，装置包括上下两个测试模块：上测试模块由上加载杆、两个试样、上保温桶、下加载台和加热单元组成；下测试模块由上加载台、两个试样、下保温桶和下加载台组成；整个测试模块放置于下支撑台上。加载装置与试验机及试样连接，为试样加载应力；加热单元位于上下两测试模块之间，同时为上下两模块加热；保温桶采用对开式结构，夹层填充隔热材料，减小热量横向传输；保温桶与试样上加工用于安装测温热电偶的孔道，通过试样内的热电偶测量出对应点的温度，计算试样界面接触热阻。本发明采用上下两个测试模块，可以同时进行两组试样的测试，效率提高，成本降低，尤其适合高温条件下的界面接触热阻测试。

摘要： 本发明公开了一种计算沥青混合料界面热阻和界面热导系数的方法，包括建立沥青混合料体系的界面传热模型，界面传热模型的构成为二氧化硅层‑沥青层‑二氧化硅层；本发明通过建立沥青混合料体系的界面传热模型来表征沥青混合料分子结构，在Langevin方法的基础上，建立了沥青混合料系统不同温度下的热源和热汇区域，从而实现了热流的形成和传热过程的模拟，将为沥青混合料热性能的研究提供一条新的途径，促进路面材料在微观范围内的发展。

摘要： 本发明电子导热材料技术领域，具体公开了一种低界面热阻的石墨膜叠层的制备方法，具体包括以下步骤：步骤S1：石墨膜表层金属化处理；步骤S2：将表层金属化处理后的多层石墨膜焊接；以及采用本制备方法制备的石墨叠层；本发明通过钎焊实现石墨膜之间的连接，相比胶粘和压接有效的提高了导热性能，使得叠层的界面热阻更低。

摘要： 本申请涉及热阻测量技术领域，尤其涉及一种键合界面层的热阻测量分析方法。本申请先在样品键合前，采用激光闪射法分别测量第一半导体材料层和第二半导体材料层的热扩散系数，计算各自的热导率，样品键合后采用激光闪射法得到样品表面的测量温升曲线，然后创建与样品相同结构参数的有限元导热仿真模型，并输入各项材料参数，将“键合界面层热导率”作为待拟合的变量，基于该模型拟合得到相匹配实验条件下的温升曲线，从而得到键合界面层的对应热导率λ0，最后计算得到键合界面热阻Rθ＝h0/λ0。本申请具有测试周期短、成本低的特点，而且还可以较为精确地测量分析键合界面层热阻，为改进键合质量和提升器件散热能力提供了测试分析的依据。

摘要： 本发明提出了一种测量异质结样品薄膜和基底热导率及界面热阻的三电极3ω‑2ω方法，通过在薄膜远离基底的表面设置一个宽加热电极、一个窄加热电极以及一个探测电极，接通电流后测量交流热响应信号进而反演计算出薄膜和基底的热导率以及界面热阻，该方法具有以下优点：(1)实现了单个样品薄膜、基底热导率以及两者间界面热阻的高精度原位测量；(2)直接测量得到基底热导率，无需引用外部数据，减小了薄膜热导率和界面热阻的测量误差，提高了精度；(3)薄膜热导率经测量和反演计算得到，不受材料种类限制，使该方法可适用更多的材料。

摘要： 本实用新型一种降低接合界面热阻的界面层结构，其在相同或相异的两种金属材料的接合界面成型有一毛细结构层，并在接合界面辅以适量焊料，升温融化焊料而使接合界面两侧的金属材料结合一体；提高相同或相异的两种金属相接界面的接合结构强度，成为密合性较佳的接合体，从而有效降低界面热阻，提高热传导效能。