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大連化物所等利用超快時(shí)間分辨光譜揭示MXene氧化結(jié)構(gòu)下的傳熱機(jī)制
2021年01月07日 17:28:07
來源：大連化學(xué)物理研究所 點(diǎn)擊量：3807
熱管理對(duì)器件的長效性具有重要的影響，新興二維過渡金屬氧化物MXene被認(rèn)為在儲(chǔ)能，電磁屏蔽，光電探測(cè)和光熱治療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。然而，應(yīng)用過程中由于電子在電極上的移動(dòng)，導(dǎo)致MXene薄片內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量和局部溫度升高，造成各類型器件的局部熱損傷。因此，理解氧化反應(yīng)對(duì)界面熱傳導(dǎo)的影響可以從MXene器件設(shè)計(jì)上避免或減少可能發(fā)生的熱損傷。
【化工儀器網(wǎng) 科技前沿】近日，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員袁開軍團(tuán)隊(duì)，與北京航空航天大學(xué)教授李介博、燕鑫合作，在MXene(Ti3C2Tx)氧化界面熱傳遞研究方面取得新進(jìn)展。 
熱管理對(duì)器件的長效性具有重要的影響，新興二維過渡金屬氧化物MXene被認(rèn)為在儲(chǔ)能，電磁屏蔽，光電探測(cè)和光熱治療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。然而，應(yīng)用過程中由于電子在電極上的移動(dòng)，導(dǎo)致MXene薄片內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量和局部溫度升高，造成各類型器件的局部熱損傷。因此，理解氧化反應(yīng)對(duì)界面熱傳導(dǎo)的影響可以從MXene器件設(shè)計(jì)上避免或減少可能發(fā)生的熱損傷。
研究團(tuán)隊(duì)通過飛秒超快光譜與分子動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，在Ti3C2Tx部分氧化后產(chǎn)生Ti3C2Tx-TiO2界面，該界面結(jié)構(gòu)顯著加速了界面間的熱傳遞速率，但降低了面內(nèi)的熱擴(kuò)散速率。分子動(dòng)力學(xué)模擬闡明Ti3C2Tx界面氧化幾率對(duì)熱傳導(dǎo)速率之間的關(guān)系，從分子層次上解釋化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)對(duì)熱傳導(dǎo)率的影響。該研究對(duì)于基于氧化物界面熱管理和熱調(diào)控的器件設(shè)計(jì)提供了研發(fā)思路。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》(The Journal of Physical Chemistry Letters)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委動(dòng)態(tài)化學(xué)前沿研究中心項(xiàng)目、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)(B類)“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目、北京航空航天大學(xué)超算中心、中央高校基本科研業(yè)務(wù)等的資助。
大連化物所利用超快時(shí)間分辨光譜揭示MXene氧化結(jié)構(gòu)下的傳熱機(jī)制
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