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Thermal resonance induced by quasi-Casimir coupling for innovative nanoscale thermal management

研究課題

研究課題/領域番号 22K20412
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
研究機関九州工業大学

研究代表者

陳 文涛  九州工業大学, 大学院工学研究院, 研究職員 (30963201)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード準カシミヤカプリング / ナノギャップ / フォノン熱輸送 / 熱共振 / 分子動力学解析
研究開始時の研究の概要

Phonon heat transfer can be induced by quasi-Casimir coupling due to molecular interaction across a nanogap without electromagnetic fields. However, the quasi-Casimir coupling between the nanostructures and adsorbed water layers on the solid surfaces is still open for question. Therefore, we will verify phonon transmission across a nanogap via nanostructures and adsorbed water layers, focusing on quasi-Casimir coupling and thermal resonance.

研究成果の概要

真空中におけるナノギャップ間の熱輸送キャリアはフォノンである。界面層間の熱共振現象でナノギャップを介したフォノン輸送が促進されることを明らかになったが、吸着液体層や二原子分子層間における熱輸送のメカニズムは解明されていない。本研究では、非平衡分子動力学解析より、吸着液体層を有するナノギャップ、および異なる原子表面終端を持つSiC-SiCナノギャップを研究対象として、ナノギャップを横切るフォノン熱流束を調べました。その結果、固体表面に吸着した液体層間、または同一の原子終端を持つ界面層間に顕著な熱共振現象の発生によって、ナノギャップを介したフォノン熱輸送が促進されたことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

This study provides a deeper understanding of phonon transmission across a nanogap in extreme near-field heat transfer, which is crucial for advancing thermal management systems. Enhanced thermal management strategies could realizing the energy-efficient devices with reduced energy consumption.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Interfacial thermal resonance in an SiC-SiC nanogap with various atomic surface terminations2023

    • 著者名/発表者名
      Xiangrui Li, Wentao Chen, Gyoko Nagayama
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 17 号: 19 ページ: 8603-8610

    • DOI

      10.1039/d3nr00533j

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quasi-Casimir coupling can induce thermal resonance of adsorbed liquid layers in a nanogap2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Wentao、Nagayama Gyoko
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 00 号: 19 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1039/d2cp01094a

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interfacial thermal resonance between adsorbed liquid layers in a nanogap2022

    • 著者名/発表者名
      Wentao Chen, Gyoko Nagayama
    • 雑誌名

      Proceedings of Thermal Engineering Conference

      巻: 1 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of atomic surface termination on heat transfer across SiC-SiC nanogap2022

    • 著者名/発表者名
      Xiangrui Li, Wentao Chen, Gyoko Nagayama
    • 雑誌名

      Proceedings of Thermal Engineering Conference

      巻: 1 ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] Local Heat Flux of Resonant Layers at Solid-liquid Interface2023

    • 著者名/発表者名
      Wentao Chen
    • 学会等名
      14th International Conference on Computational Heat and Mass transfer
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectral Analysis of Phonon Transport across an SiC-SiC Nanogap2023

    • 著者名/発表者名
      Xiangrui Li
    • 学会等名
      14th International Conference on Computational Heat and Mass transfer
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Electric Field on Phonon Heat Transfer Across an SiC-SiC Nanogap2023

    • 著者名/発表者名
      Xiangrui Li
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Effect of atomic surface termination on heat transfer across SiC-SiC nanogap2022

    • 著者名/発表者名
      Xiangrui Li
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Interfacial thermal resonance between adsorbed liquid layers in a nanogap2022

    • 著者名/発表者名
      Wentao Chen
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Phonon Heat Transfer Induced by Quasi-Casimir Coupling in a Nanogap2022

    • 著者名/発表者名
      Wentao Chen
    • 学会等名
      International Joint Seminar on Mechanical Engineering 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-equilibrium Molecular Dynamics Simulation on Heat Transfer across SiC-SiC Nanogap2022

    • 著者名/発表者名
      Xiangrui Li
    • 学会等名
      International Joint Seminar on Mechanical Engineering 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Dependence of Phonon Heat Transfer across a Vacuum Nanogap on Atomic Surface Terminations2022

    • 著者名/発表者名
      Xiangrui Li
    • 学会等名
      10th International Symposium on Applied Engineering and Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhanced Heat Transfer across a Nanogap by Thermal Resonance between Adsorbed Liquid Layers2022

    • 著者名/発表者名
      Wentao Chen
    • 学会等名
      10th International Symposium on Applied Engineering and Sciences
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-09-01   更新日: 2025-01-30  

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