表面电荷及外电场对液固界面热阻的影响.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)DecemberActa咖．一Chim．．2012，28(12)，2939-29432939[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201209042www．whxb．pku．edu．cn表面电荷及外电场对液固界面热阻的影响葛宋陈民(清华大学工程力学系，北京100084)摘要：采用非平衡分子动力学方法模拟了外电场及固体表面电荷对水与固体问界面热阻的影响．结果表明，外加电场平行于界面时，其对界面热阻几乎没有影响，而垂直于界面时，界面热阻将随着电场强度的增大而减小．壁面带正电荷或负电荷都将使得界面热

2、阻减小．界面热阻与表面电荷密度及电场强度均满足二次函数关系．模拟结果表明施加外电场和表面电荷是控制液固界面热阻的有效方法．关键词：表面电荷：外电场：液固界面：界面热阻：分子动力学模拟中图分类号：0647EfectsofSurfaceChargeandElectricFieldontheInterfacialThermalResistanceatLiquid／SolidInterfacesGESongCHENMin(DepartmentofEngineeringMechanics,TsinghuaUniversity,Beijing100084,PR．China

3、1Abstract：Theefectofanappliedelectricfieldandthesurfacecha~eontheinterfacialthermalresistancebetweenwaterandsolidhasbeenstudiedusingnonequilibriummoleculardynamicssimulations．TheresultsreveaJthattheelectricfielddecreasesthewater-solidinterfaciaIthermaIresistancewhenitiSperpendicular

4、totheinterface．However。jtshowsthattheelectricfieldhasanegligibleefectonthethermalresistancewhenitisparalleltotheinterface．Bothpositivelyandnegativelychargedsurfacesdecreasetheinterfacialthermalresistance．TherelationshipbetweentheinterfaciaIthermalresistanceandthesurfacecha~edensitya

5、ndelectricfieldstrengthjSaquadraticfunction．ThisstudydemonstratesthatapplyinganexternalelectricfieldorasurfacechargeareefectivewaysofmanipulatingtheinterracialthermaIresistance．KeyWords：Surfacecharge；Externalelectricfield；Liquid／solidinterface；Interfacialthermaresistance；Moleculardy

6、namicssimulation1引言递现象中的相对重要性而受到越来越多学者的关当热流流过液固界面时，界面处会存在温度的注．界面热阻的影响可由热阻长度来衡量．实验测不连续．这种温度的不连续是由液固两相间的界面量和分子模拟的结果都表明，在液固相互作用较弱热阻所引起．液固界面热阻由Kapitza在1941年首的界面，热阻长度可达数十纳米．因而，在微纳米先发现，因此也被称为Kapitza热阻．在常规条件系统及含有大量液固界面的体系(如纳米流体)中，下，界面热阻往往可以忽略．但是近年来，随着微纳界面热阻均不可忽略．米技术的发展，界面热阻由于其在微纳米尺度热传使固体表面

7、带电荷及施加外电场是改变液固Received：July29，2012；Revised：September3，2012；PublishedonWeb：September4．2012．Correspondingauthor．Email：mchen@tsinghua．edu．cn；Tel：+86—10—62773776．TheprojectwassupportedbytheNationalKeyBasicResearchProgramofChina(973)(2009CB219805)andNationalNaturalScienceFoundationofChin

8、a(51076078)．国家重点基础研