[发明专利]一种介孔异质复合材料热物性的计算方法

权利要求书

1.一种介孔异质复合材料热物性的计算方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：

样品表征：对复合材料的形貌、结构、组成、含量进行表征；

测试热物性：对复合材料进行热物性测试，测量出样品的热导率、热扩散率、比热值；

理论计算热物性：采用动力学理论，结合分子动力学模拟，分别提炼介孔异质复合材料基材和填充物的热导率，并考虑其间存在的近场辐射、界面散射以及基材与填充物相耦合的作用，得到复合材料的有效热导率；

验证：结合实验结果，完善纳米孔隙尺度下介孔异质复合材料传热的相应数理模型。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(a)中，通过高分辨透射电镜、扫描电镜、X射线衍射包括小角及广角、氮气吸附、X射线光电子能谱对复合材料的形貌、结构、组成、含量性能进行表征。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(b)中，针对介孔异质复合粉体压片材料、粉体材料分别建立了测试介孔复合材料热物性的基准热量计法、热线法、双流计法、纳秒激光闪光法等实验装置，展开实验测试，探讨了复合材料微观结构对热物性的影响，为后续理论模型的验证、修正及优化材料设计奠定了一定基础。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述步骤(c)中，分别建立介孔复合材料基材即有序介孔二氧化硅、受限孔道内填充物包括气体、纳米线及纳米团簇和异质复合材料包括组装纳米线的Cu/MCM-41、组装纳米团簇的Al/MCM-41的微观结构单元及相应的传热数理模型；

使用分子动力学、动力学理论、Callaway热导率模型等方法,分析介孔基材热导率与材料微观结构之间的关系，探索纳米尺度传热机理；

使用分子动力学、动力学理论和玻尔兹曼输运方程等方法，计算填充物纳米线、纳米团簇的电子和声子热导率，并分析纳米线、纳米团簇的尺寸效应和界面效应；

对复合材料内的近场辐射展开研究，包括介孔壁面间、纳米线间、团簇间存在的近场辐射，进一步完善介孔复合材料热导率的微观理论模型；并对复合材料内存在的界面散射展开研究，包括声子输运、电子输运的界面散射，计算结果用于修正介孔基材、填充物纳米线的热导率；

描述介孔复合材料内的热传递规律，探索组装单元体中的不同传热方式、近场辐射、界面散射及其介孔基材与填充物的耦合关系，建立介孔异质复合材料的有效热导率模型。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

所述方法还包括：进一步完善纳米孔隙尺度下传热的相应数理模型，通过改变材料的结构、组成、含量等参数来控制材料的热导率，优化材料设计。