祝小彦+郝泽岩

摘 要：对纳米晶镍的热导率进行了理论计算。通过高压固相烧结金属粉体法制备得到了纳米晶镍薄片，采用激光法测定了不同晶粒尺寸下材料的热导率。测试结果显示，在压力为5GPa，烧结温度从900℃到1200℃时，块体试样的晶粒尺寸从50nm升高到80nm，热导率从71.8W·（m·K）-1升高到75.4W·（m·K）-1。同时文章建立了卡皮查热阻和气体动力学理论相结合的热导率计算模型，模型计算结果与实验数据基本一致：纳米晶镍的导热系数表现出了尺寸效应，随晶粒尺寸的增加而增大。

关键词：纳晶镍；热导率；晶粒尺寸；卡皮查热阻；气体动力学

中图分类号：TG113.22+3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）33-0176-02

1 概述

微纳晶尺度导热问题一直是研究的热点，热导率、导电率等各项性能都存在明显的尺寸效应[1]。纳米金属镍用途十分广泛，具有优良的磁性、化学稳定性和导电性等特点，在磁记录介质、二次电池、导电涂料、多层陶瓷电容器和化学反应催化剂等方面有广泛的前景。可见对纳米晶镍导热系数的研究具有重大意义。当材料的特征尺寸降低到纳米尺度时，材料内部的粒子输运受到边界散射（还有其他作用）作用的制约，这使得纳米固体的导热特性具有明显的尺寸效应。金属材料中一般晶格振动的能量较小，与晶格波携带的能量相比，电子携带的能量通常也要大很多[2-4]。因此，在金属内部电子是主要载热子，电子对热导率的贡献远远大于声子对热导率的贡献[5]。迄今为止，虽然对纳米晶体材料的导热问题的研究有限，但也取得了一系列成果。……