超隔热材料理论探究.pdf

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1、50上海AEROSPACE航天SHANGHAI第33卷2016年第5期文章编号：10061630(2016)Oj—0050—07超隔热材料理论探究冯仕猛1，罗乾杰1，刘嘉欣1，顾琳慧1，唐晓峰2，张红3(1．上海交通大学物理与天文系，上海200240；2．上海航天技术研究院，上海2011093．上海机电工程研究所，上海201109)摘要：为新型超隔热材料研究提供理论依据，给出一种超材料简单结构模型，根据原子振动波传播的基本理论．用转移矩阵理论和不同区间边界上应力，以及振幅连续关系推导出超材料中声子的本征方程。它清楚表明了声子频率与原子层结构参数及特性参数的非线性关系。讨论了不同条件下声子

2、的模数与频率，给出了两种特定条件下的初步解。初步解表明：不同的原子层结构设计．声子频率不同，声子振动模数也不同。只要选择合适的原子层结构，就能降低声子振动模数和调节声子振动频率，从而降低材料热传导系数。对某些特定设计的超级材料，有不存在声子振动模的可能。这样的材料不能传播热声子，也就不能有效传递热量，这对新型隔热材料研究是非常有意义的。关键词：超材料；矩阵理论；声子；本征方程；原子层结构；振动模；热传导系数；绝热中图分类号：TB34文献标志码：ADOI：10．19328／j．cnki-1006—1630．2016．05．008TheoreticalInVestigationofInsul

3、ationHeatPropertyofSuper-MaterialFENGShi—men91，LU()Qian—jiel，LIUJia—xinl，GULin—huil，TANGXiao—fen92，ZHANGHon93(1．DepartmentofPhysicsandAstronomy，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghi200240，China；2．ShanghaiAcademyofSpaceflightTechnology，Shanghai201109，China；3．ShanghaiElectromechanicalEngineeringInstit

4、ute，Shanghai，201109，China)Abstract：Forthestudyofsuper—materialtheory，asimplem。delofsupermaterialwaspresented．Accordingtothebasictheoryofmechanicalwavepropagation，usingthetransfermatrixandcontinuousstressandamplitudeatthedifferentboundary，oneeigenequationofphononwasderivedwhichclearlydescribedthen

5、onlinearrelationshipofphononfrequencywiththedesignedparametersofatomiclayerstructureandthepropertyparameterofmaterial．Themodularandfrequencyofphononwerediscussedundervariousconditions．Thepreliminarys01utionoftheequationwasgivenundertwospecificconditions．Thepreliminarysolutionshowsthatthephononfre

6、quencychangeswiththechangeofthedesignofatomic1ayer．Generally，thephononfrequencyandthenumberofphononvibrationmodewouldbedifferentwhenthestructureparameterofatomiclayerisdifferent．Itcanreducephononfrequencyandthenumberofphononvibrationmoduleas10ngaschoosingappropriateatomiclayerstructure，which1eads

7、tothelowcoefficientofthermalconductivity．Especially，forspecificdesignofthesupermaterial，itmayhavenophononvibrationmode，andcan7tspreadthermalphonons．Thatistosay，itwillnotbeabletotransferheatefficiently．Thisnewtypeinsu】a