纳米尺度固体材料热传递特性的实验和理论研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51636002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    310.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0603.传热传质学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Nanoscale solid materials are widely used in micro-nano electronic devices and the thermal transport properties are significantly different from the corresponding bulk materials. Research on the thermal transport properties of nanomaterials is of great importance for solving the problems and challenges in practical applications and exploring new physical phenomena and laws. This project is aimed at revealing the influencing mechanism and rules for the thermal transport properties of suspended and supported nanomaterials and providing experimental basis and theoretical guide for the development and applications of nanoscale devices. In this project, a novel systematic Raman spectroscopy measurement method is to be developed and the corresponding experimental system is to be established, which will be used to realize the comprehensive measurement of the thermal transport properties of the same nanomaterial with temperature dependent Raman spectra in both the suspended and supported forms. In the temperature range of 100-400 K, we will measure the thermal conductivity, thermal diffusivity and interfacial thermal resistance of suspended and supported nanomaterials such as carbon nanotubes, graphene and 2D molybdenum disulfide and establish the thermal transport property database for these nanomaterials. Further, with the help of molecule dynamic simulations, the influencing mechanism and rules will be revealed on the influencing factors of ambient temperatures, process parameters, characteristic sizes and nanoscale structures. Most importantly, the influencing rules of the supporting substrate on the thermal transport properties will be revealed by comparison research on the suspended and supported part of the same sample.
纳米尺度固体材料在微纳电子器件中广泛应用,其热传递特性与常规体材料显著不同。研究纳米材料热传递特性对于解决实际应用中的问题与挑战和探索新物理现象与规律具有重要意义。本项目旨在揭示影响悬架和有基底支撑纳米材料热传递特性的物理机制和规律,为纳米器件的开发和应用提供实验依据和理论指导。项目拟开发具有自主原理创新的系统拉曼光谱法并搭建相应的测试平台,实现对同一有拉曼温度频移特性的纳米材料样品悬架段和基底支撑段热传递特性的综合测量和对比研究;在100-400K温度区间测量悬架和有支撑碳纳米管、石墨烯、二硫化钼等纳米材料的热导率、热扩散率和界面热阻,初步建立纳米材料热传递特性数据库;结合分子动力学模拟,揭示环境温度、工艺参数、特征尺寸和微观结构等对纳米材料热传递特性影响的物理机制和规律;对比研究同一纳米材料悬架段和有支撑段的热传递特性,揭示基底支撑对其热传递特性的影响规律。

结项摘要

纳米尺度固体材料在微纳电子器件中广泛应用,其热传递特性与常规体材料显著不同。研究纳米材料热传递特性对于解决实际应用中的问题与挑战和探索新物理现象与规律具有重要意义。本项目通过实验和理论研究,揭示了影响悬架和有基底支撑纳米材料热传递特性的物理机制和规律,为纳米器件的开发和应用提供了实验依据和理论指导。项目开发了具有自主原理创新的系统拉曼光谱法,并搭建了相应的测试平台,实现了对同一有拉曼温度频移特性的纳米材料样品悬架段和基底支撑段热传递特性的综合测量和对比研究;在100-400K温度区间测量了悬架和有支撑碳纳米管、石墨烯、二硫化钼等纳米材料的热导率、热扩散率和界面热阻,初步建立了纳米材料热传递特性数据库;结合分子动力学模拟,揭示了环境温度、工艺参数、特征尺寸和微观结构等对纳米材料热传递特性影响的物理机制和规律;对比研究了同一纳米材料悬架段和有支撑段的热传递特性,揭示了基底支撑对其热传递特性的影响规律。

项目成果

期刊论文数量(60)
专著数量(0)
科研奖励数量(14)
会议论文数量(39)
专利数量(14)
Hybrid percolation network in composite for selectively enhancing electrical and thermal conductivities
复合材料中的混合渗滤网络用于选择性增强电导率和导热率
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.119014
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Song Dongxing;Du Yanzheng;Ma Weigang;Zhang Xing
  • 通讯作者:
    Zhang Xing
A dual-wavelength flash Raman method for simultaneously measuring thermal diffusivity and line thermal contact resistance of an individual supported nanowire
双波长闪光拉曼方法可同时测量单个支撑纳米线的热扩散率和线热接触电阻
  • DOI:
    10.1016/j.tca.2019.178473
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Thermochimica Acta
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Hu Yudong;Fan Aoran;Liu Jinhui;Wang Haidong;Ma Weigang;Zhang Xing
  • 通讯作者:
    Zhang Xing
Differential laser flash Raman spectroscopy method for non-contact characterization of thermal transport properties of individual nanowires
用于非接触表征单个纳米线热传输特性的差分激光闪光拉曼光谱方法
  • DOI:
    10.1080/00268976.2011.601604
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Liu Jinhui;Liu Hao;Hu Yudong;Zhang Xing
  • 通讯作者:
    Zhang Xing
Experimental research on thermal transport properties of palladium-based amorphous alloys
钯基非晶合金热传输性能实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Non-Crystalline Solids
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Shi Xuguo;Cheng Siyuan;Ma Weigang;Zhang Xing;Liu Guanglai;Pan Mingxiang;Wang Weihua
  • 通讯作者:
    Wang Weihua
Frequency-domain Raman method to measure thermal diffusivity of one-dimensional microfibers and nanowires
频域拉曼法测量一维微纤维和纳米线的热扩散率
  • DOI:
    10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.01.057
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Heat and Mass Transfer
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li Qinyi;Takahashi Koji;Zhang Xing
  • 通讯作者:
    Zhang Xing

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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    陶磊

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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