低溫固體間接觸界面層熱阻的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、接觸界面熱阻有著廣泛的應(yīng)用背景和重要的理論意義。從上世紀(jì)三十年代開始的Kapitza熱阻研究、六十年代開始的接觸熱阻研究，一直到本世紀(jì)這一領(lǐng)域都在顯示其持久的吸引力。本文結(jié)合作者在以下基金項(xiàng)目的支持下對低溫環(huán)境下的接觸界面熱阻開展研究工作，包括應(yīng)用超導(dǎo)低溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化(國家863高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃[2002AA30633124])、微型衛(wèi)星熱控技術(shù)研究、低溫接觸界面熱導(dǎo)的激光光熱測量(國家自然科學(xué)基金[51076013]、教育部博士學(xué)科

2、專項(xiàng)基金[20040487039])。從微結(jié)構(gòu)低溫工程學(xué)角度看，在兩接觸固體的界面處存在一層微米或納米級(jí)厚度的低溫界面層，該界面層的組織結(jié)構(gòu)和特性不同于兩接觸物體。低溫界面層的存在是引起界面層熱阻的主要原因，因此從微結(jié)構(gòu)低溫工程學(xué)角度研究低溫界面層的特性、界面層熱阻和界面層上的熱輸運(yùn)過程具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文從理論研究的角度上，以界面層熱阻機(jī)理的分析為中心，根據(jù)固體接觸面間存在的不同尺度的缺陷，分離出界面

3、層的多種描述。通過分析和比較導(dǎo)致界面層熱阻的各種宏/微觀機(jī)制，確定了以收縮熱阻和界面熱阻劃分不同尺度缺陷的建模思路，并建立綜合兩種因素的計(jì)算模型。通過對綜合模型的分析，討論了低溫區(qū)域和常溫區(qū)域接觸界面熱阻的區(qū)別，著重討論了其隨溫度變化的趨勢。建模過程中強(qiáng)調(diào)對物理對象進(jìn)行忠實(shí)描述的重要性，采用分形描述來體現(xiàn)固體表面粗糙特征的多尺度本質(zhì)。本文提出了接觸界面熱阻溫度依賴性的一種解釋，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)模型的不足。從實(shí)驗(yàn)研究的角度上，本文討論了界面