江苏大学机械工程学院Wenhao Wu等–缺陷对石墨烯环氧树脂界面热传递的影响

采用分子动力学模拟(MD)方法研究了缺陷对石墨烯/环氧树脂(G/EP)界面导热系数(ITC)的影响。结果表明，石墨烯中的缺陷对提高石墨烯/环氧树脂的界面导热系数具有重要意义。这种增强取决于缺陷的类型和浓度。在各种缺陷类型中，Stone-Wales(SW)缺陷被发现是改善ITC最有效的缺陷类型。其他类型的缺陷，如多空位(MV)，双空位(DV)和单空位(SV)被检测到，增强作用微不足道。进一步研究了石墨烯层数对原始石墨烯和SW-缺陷石墨烯ITC的影响。随着层数的增加，两种系统的ITC均显著降低，但在层数超过4时趋于稳定。然后利用声子态密度(PDOS)对计算得到的ITCs进行综合分析。我们的研究为缺陷石墨烯对热管理实际应用提供了有意义的方向。

图1. 分子结构:(a)DGEBA，(b)TETA。

图2. 密度随温度的变化。

图3. 石墨烯类型:(a)单空位(SV);(b)双空位(DV);(c)多空位(MV);(d) Stone-Wales(SW); (e)环氧树脂;(f)石墨烯/环氧树脂界面结构，1和N层为冷浴，(N/2+1)层为热浴。

图4.沿纳米复合材料长度的合成温度梯度。

图5. 不同缺陷浓度的ITC。

图6. 石墨烯，环氧树脂的PDOS。

图7. 声子匹配率。

图8. 沿纳米复合材料长度的温度梯度。

图9. 不同层数的ITC和声子匹配率。

图10. 石墨烯，环氧树脂的PDOS。

相关研究成果由江苏大学机械工程学院Wenhao Wu等人于2022年发表在International Communications in Heat and Mass Transfer (https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2021.105846)上。原文：Effect of defects on heat transfer at the graphene/epoxy interface。