科學家利用超快時間分辨光譜揭示MXene氧化結構下的傳熱機制

2020-12-16 中科院之聲

近日，中國科學院大連化學物理研究所分子反應動力學國家重點實驗室研究員袁開軍團隊，與北京航空航天大學教授李介博、燕鑫合作，在MXene（Ti3C2Tx）氧化界面熱傳遞研究方面取得新進展。

熱管理對器件的長效性具有重要的影響，新興二維過渡金屬氧化物MXene被認為在儲能，電磁屏蔽，光電探測和光熱治療等領域具有重要的應用前景。然而，應用過程中由於電子在電極上的移動，導致MXene薄片內部產生大量熱量和局部溫度升高，造成各類型器件的局部熱損傷。因此，理解氧化反應對界面熱傳導的影響可以從MXene器件設計上避免或減少可能發生的熱損傷。

研究團隊通過飛秒超快光譜與分子動力學模擬發現，在Ti3C2Tx部分氧化後產生Ti3C2Tx-TiO2界面，該界面結構顯著加速了界面間的熱傳遞速率，但降低了面內的熱擴散速率。分子動力學模擬闡明Ti3C2Tx界面氧化機率對熱傳導速率之間的關係，從分子層次上解釋化學鍵結構對熱傳導率的影響。該研究對於基於氧化物界面熱管理和熱調控的器件設計提供了研發思路。

相關研究成果發表在《物理化學快報》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金委動態化學前沿研究中心項目、中科院戰略性先導專項（B類）「能源化學轉化的本質與調控」、國家自然科學基金優秀青年科學基金項目、國家自然科學基金青年科學基金項目、北京航空航天大學超算中心、中央高校基本科研業務等的資助。

大連化物所利用超快時間分辨光譜揭示MXene氧化結構下的傳熱機制

來源：中國科學院大連化學物理研究所

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