接觸面是兩個不同物體接觸的邊界，它對穿過物體的熱流產生阻力。根據傅立葉定律：Q=ΔT/Rtc=GΔT，即在給定的溫度梯度（ΔT）下，通過接觸介面的熱通量（q）與接觸熱阻（TCR）直接相關。而在各種熱傳輸設備中，使接觸的兩個物體邊界處的接觸熱阻（TCR）最小化是至關重要的。傳統的熱接觸方法有幾個局限性，如TCR高，介面粘附性低，對外部壓力的要求高，以及光學透明度低。
來自蔚山國立科學技術研究所的學者提出了一種自對接柔性熱器件（STD），它可以在不需要外壓或表面修飾的情况下與平面和非平面基板形成堅固的範德華機械接觸和低阻熱接觸。該設備基於一種獨特的結構，它結合了生物靈感粘合劑結構和由滲銀納米線（AgNW）網絡形成的熱傳輸層。該器件對靶材具有很强的附著性（最大538.9 kPa），同時在不使用外壓、熱介面資料或表面化學物質的情况下，以較低的TCR（0.012m2K kW−1）情况下促進了接觸介面的熱傳輸。相關文章以“Enhanced Thermal Transport across Self-Interfacing van der WaalsContacts in Flexible Thermal Devices”標題發表在Advanced Functional Materials。
論文連結：
https://doi.org/10.1002/adfm.202107023
圖1.自對接柔性熱敏器件的設計。A）自對接柔性熱裝置結構的概念性圖示。B）非結構化（上部）和自對接柔性熱器件（底部）的熱接觸機制。
圖2.STD的製作。A）STD的製造程式。B）將柔韌的STD緊密附著在智能手機的彎曲邊緣的照片。C）STD的掃描電鏡影像顯示（i）網格和微柱結構，（ii）沿著網格表面選擇性地覆蓋的AgNW，以及（iii）放大的AgNW。
圖3.評估STD的接觸熱阻。A）顯示STD的TCR量測實驗裝置的示意圖。B）施加5V偏置電壓（輸入功率為0.25W）後30分鐘，用距銅條頂部5mm間隔安裝的熱電偶量測y1-y5的溫度。C）施加5V電壓（輸入功率為0.25W）5min，在不同位置（y1-y5）用五個熱電偶量測穩態溫度。
圖4.STD的TCR與現有幹式觸點和基於TIM的觸點的TCR的比較。
圖5.STD作為柔性透明加熱器的應用。A）概念圖，顯示在彎曲半徑為10 mm的彎曲基板上應用的STD和NTD。在直流電壓為5V（輸入功率為0.25W）的情况下，用紅外熱像儀檢測了加熱器和基板的橫截面溫度梯度。B）施加電壓5min後彎曲基板上的（i）STD和（ii）NTD的紅外熱像。C）熱器件（STD和NTD）和彎曲基板的表面溫度作為電壓施加時間的函數。D）在施加5V電壓5min後，在不同的水准位置，熱器件（STD和NTD）表面與襯底之間的溫度差。
綜上所述，本文提出了一種自介面柔性熱器件，通過滲流AgNW熱網絡和仿生粘合劑結構的集成設計，通過最大化介面處的VDW耦合，可以最大限度地减少接觸介面處的熱損失。在不施加外壓或表面化學處理的情况下，STD的最大粘接强度為538.9 kPa，較低的TCR為0.012m2K kW−1。囙此，它可以高效、均勻地將熱量傳遞到平面或曲面襯底上。通過將其他導電納米材料（例如，石墨烯）或表面化學物質（例如，自組裝單分子膜）加入到自介面器件中，可以潜在地進一步降低自介面器件的TCR。本文期待STD憑藉其低TCR、强自附著性、機械靈活性和光學透明性，能够促進具有動態和高度不均勻表面的先進熱傳輸設備的開發，包括智能窗、柔性加熱器、可穿戴式熱療、熱觸覺和能源設備。
本文來自微信公眾號【材料科學與工程】，未經許可謝絕二次轉載至其他網站，如需轉載請聯系微信公眾號mse_material
本文版權歸原作者所有，文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系，我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理！聯繫郵箱：yzhao@koushare.com