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gaoxin6825

铁杆木虫 (著名写手)

[交流] 石墨,碳纤维,碳纳米管,石墨烯他们的电阻率,导热系数都是多少。

如题所示,目前正在做碳材料的研究,查过一些文章,但是有的差别比较大也不知道哪个比较准确,希望和大家一起探讨一下,最好可以给出数值的出处。
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木虫 (职业作家)

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gaoxin6825: 金币+1, 非常感谢,你见过一些关于碳纤维和石墨颗粒的这方面的介绍吗,我查过一些给的结果就说是很高,没给出准确数值 2014-10-18 09:51:04
石墨烯电导率:二维材料的电导率可由公式σ=enμ计算得出。当载流子密度n=1012 cm-2时,迁移率μ为2×105cm2V-1s-1,计算可得石墨烯的面电阻约为31 Ω/sq。
热导率:石墨烯的热导率实验值约为5000 Wm-1K-1,是室温下铜的热导率(401 Wm-1K-1)的10倍多。
--------摘自  力学园地
文武行
2楼2014-10-18 00:19:32
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rentaiduole

新虫 (初入文坛)

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gaoxin6825: 金币+1, 非常感谢 2014-11-01 12:36:46
碳纳米管的导热系数还是比较复杂的,属于没有结论性的研究;

以下是我们准备出版的导热系数测量技术专著中的部分节选,供参考:

理论上,室温下单根单壁碳纳米管沿着轴向的热导率高达6000W/m-1K-1,但在实际测量和应用中,接触热阻会对实际传热效果有相当的影响。而且到目前为止,碳纳米管的热学性能还未了解清楚。其中一个基本的问题就是碳纳米管热导率对管长的依赖特性。Mingo【18】和Wang【19】等人通过理论方法研究了这个问题,Maruyama【20】利用分子动力学方法研究过该问题。
Fujii M【21】等单根碳纳米管的导热系数测量系统,并研究了室温下不同直径的碳纳米管的导热系数,结果表明,当碳纳米管的直径减少时,其导热系数增加,在9.8nm可以超过2000W/m-1K-1。J. Hone等【22】研究了单壁碳纳米管(SWNT)的导热系数随温度的变化关系,在350K到8K范围内,随着温度的下降,SWNT的导热系数随之下降,并在30K以下与温度呈现线性关系。在所测温度范围内,被测SWNT的热导率与电导率的比值都取决于声子。P. Kim等【23】测量了多壁碳纳米管(MWNT)的导热系数,在室温下,其导热系数高达,比块状材料的导热系数高出2个数量级。实验表明,MWNT的导热系数随温度的变化关系,在320K出现拐点
3楼2014-10-31 18:21:25
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幽居cxs

新虫 (初入文坛)


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由于纳米碳管特别是SWNT 具有极小的直径, 可用作气体凝固吸附材料。
与完整无缺陷碳纳米管相比,掺杂、吸附和空位均会导致碳管热导率显著下降,以及碳管轴向温度分布在缺陷处产生非线性的间断性跳跃;缺陷类型对碳管热导率的影响最大,管径次之,管长影响相对最小;而空位、掺杂和吸附对碳管热导率的影响力依次是减小的[1]。空位缺陷直接改变了碳管中的结构,破坏了至少3个以上的化学键;而掺杂是其他元素的原子取代了 C原子,改变了3个化学键的强度;吸附则只是减少或改变了1个化学键碳纳米管的热导率非常高,是目前导热最好的材料之一。对于主要以声子传热为主的碳纳米管来说,声子平均自由程是影响碳纳米管热导率的关键因素。该文章使用非平衡分子动力学方法计算其热导率,并结合声子谱分析,考察温度、管长以及管径的影响。碳纳米管中的导热主要来自于晶格振动的贡献,因而使用分子动力学研究纳米碳管热导率可以得到较为可靠的结果。温度的升高给碳管热导率带来两种作用:首先,温度的升高会激发更多的高频声子导致热导率上升;而同时,温度升高也会激发更多的声子间散射,从而造成热阻的增加,抑制热流的传输,这里称之为 “负”效果。碳纳米管热导率大小强烈依赖于声子的平均自由程,碳管的声子平均自由程大约在0.5~1.5μm,而本文模拟碳管的长度远没有达到这个数量级。声子平均自由程由3种过程决定:声子间的碰撞、固体边界对声子的散射、固体缺陷对声子的散射。
【1】李威,冯妍卉,张欣欣,等. 掺杂、吸附和空位缺陷对碳纳米管导热的影响[J]. 化工学报. 2012(S1): 75-83.
4楼2016-01-10 11:21:10
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