固-固接触热传导的声子传递系数

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1、固-固接触热传导的声子传递系数-----------------------Page1-----------------------维普资讯http://www.cqvip.com低温与超导低温技术Cryo．＆Supereon．第34卷第3期CryogenicsVo1．34No．3固一固接触热传导的声子传递系数石零，米铁，刘延湘(江汉大学化学与环境工程学院，武汉430056)摘要：声子传递系数是影响低温接触界面热传导的重要因素，文中对中间低温(20K～200K)接触传导模型的声子传递系数进行了讨论，分析了接触界面温差、弹性镜面传递和散射传递下的声子传递系

2、数；还讨论了热流方向对声子传递系数的影响；指出了声失配理论预测值与实验值间存在差别的可能原因。该讨论对分析接触热传导有一定意义。关键词：传递系数；低温热传导；声子Phonontransmissioncoefficientofthesolid——solidthermalcontactconductanceShiLing，MiTie，UuYanxiang(SchoolofChemistryandEnvironmentalEngineering，JinaghanUniversity，Wuhna430056，China)Abstract：Thephonontra

3、nsmissioncoefficientisanimportantfactorofaffectingthermalcontactconductnace．Thephonontransmissioncoefficientisdiscussedatlowtemperatures(20K一200K)，thecontactinteffacialtemperaturedifference，theelasticspeculartransmissionandthescatteringtrnasmissionwereconsidered．Thedirectionofhea

4、tflowaffectedthephonontransmissioncoefficient．ThepotentialcauseofelTorbetweentheacousticmismatchpredictionandexperimentWaSpointedout．ThediscussionoftthephonontrnasmissioncoefficientwiUhavenaimportnatsensefornaalyzingthethemralcontactconductnace．Keywords：Trnasmissioncoefficient，Cr

5、yogenicthermalconductance，Phonon1前言当热流通过两接触非金属固体材料时，由于接触界面处材料晶格的中断，热载子(声子、电子)在到达界面时，不能全部通过界面，接触界面处产生温差。接触界面温差对通过界面的热流通量的比值，称为接触界面热阻(也常称为Kapitza热阻)，用数学式表达如下：Tea=AT／q(K·m·W)(1)式中，Tc：接触界面热阻；AT：界面温差；q：通过界面的热流通量。由失配理论的AMM模型和DMM模型，到达和通过界面的声子数影响通过界面热流…。为获得对界面接触热阻的准确理解，需要讨论热载子通过界面的传递系数。讨

6、论传递系数将能准确的预测界面接触热阻，也将对微电子制冷、集成电路热控等领域中的接触界面热传输的理解有一定帮助。2声子传递系数讨论固体热传导的是由热载子(声子、电子)传递能量，金属固体材料的主要热载子是电子，而非金属固体材料的主要热载子是声子，固体中总的能量传导是电子作用和声子作用的总和。这里仅讨论声子传递。通过固一固接触界面的声子热流通量可表示为…：门．1q=三=寺∑』』oN1l(『，T1)c1(∞√，0)cosOsinO&odO(2)-J式中，N』(，T，)：声子的模态分布；h：Planck常数除以2耵；：声子角频率；0：声子入射角；：声子传递系数；：

7、接触界面面积。声子到达界面要么通过界面，要么不能(反射或者模态转换)，通过界面的声子数与入射到界面声子数的比率称为声子传递系数。声子传递系数是受声=F角频率、声子模态、声子波矢和温度的函数。为简化考虑，这里只讨论界面条件和温度对声子传递系数的影响。收稿日期：2006—0l一23作者简介：石零，男，35岁，博土生，讲师，主要从事低温工程和环境工程的研究-----------------------Page2-----------------------维普资讯http://www.cqvip.com第3期低温技术Cryogenics·l77·2．1镜面弹性

8、传递根据声失配理论的平面声子波假设，声子到达界面时将发生反射、折射以及模态转换。