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納米尺度熱導(dǎo)測量領(lǐng)域取得進(jìn)展

2017-09-14 15:26:00 作者：本網(wǎng)整理來源：科學(xué)網(wǎng) 分享至：

日前，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院與華盛頓大學(xué)的研究人員在納米尺度輸運(yùn)性質(zhì)的定量測量領(lǐng)域取得進(jìn)展。研究成果以Quantitative nanoscale mapping of three-phase thermal conductivities in filled skutterudites via scanning thermal microscopy為題發(fā)表在National Science Review上。

納米尺度輸運(yùn)性質(zhì)的定量測量是國家重點(diǎn)研發(fā)計劃納米科技重點(diǎn)專項的一個重要目標(biāo)。在過去20余年，納米材料與結(jié)構(gòu)迅猛發(fā)展，極大提升了材料的宏觀性能，這在熱電領(lǐng)域尤為顯著，然而納米結(jié)構(gòu)熱電材料的性能提升卻是在無法對其非均勻分布的熱電性能進(jìn)行準(zhǔn)確測量的背景下實現(xiàn)的。當(dāng)前尚無法在納米尺度定量測量材料的局域性能，因此也無法將納米結(jié)構(gòu)與其宏觀性能直接關(guān)聯(lián)，只能依靠計算材料學(xué)的理論和模擬指引。

研究中，科研人員運(yùn)用掃描熱成像原子力顯微鏡（SThM）定量測量三相結(jié)構(gòu)的方鈷礦熱電材料的局域熱導(dǎo)率，通過背散射電子顯微鏡（BSE）確定材料的微區(qū)成分，再通過熱探針實現(xiàn)同一局域的熱成像（SThM）。以往SThM成像倍受形貌起伏的干擾，但在這一工作中，熱成像（SThM）與形貌像（Topography）沒有關(guān)聯(lián)，而與成分相（BSE）一一對應(yīng)，這一發(fā)現(xiàn)前所未有。借助于一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品的標(biāo)定，結(jié)合有限元局域熱傳導(dǎo)過程模擬，研究人員確定出材料局域的熱導(dǎo)率分布，并準(zhǔn)確捕捉其在兩相界面處的變化。

該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃納米科技重點(diǎn)專項的支持。（來源：中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院）

論文鏈接

方鈷礦的熱成像、形貌及成分相分布