Nano Lett.:超分子相互作用导致互穿二维多孔晶体高的热导率
芣苢 西瓜 2022-03-25

在过去的几十年中,具有高孔隙率和大表面积的新颖多孔晶体的设计因其在各种应用中的巨大潜力而引起了广泛关注。然而,散热是发挥其潜力的关键。近日,罗德岛大学Ashutosh Giri,弗吉尼亚大学Patrick E. Hopkins等通过系统的原子模拟来揭示由二维 (2D) 框架形成的互穿多孔晶体与其三维 (3D) 单框架和互穿 3D 框架对应物相比,在高孔隙率下具有显著的热导率。

本文要点:

1作者表明,热导率的大幅增加适用于具有广泛的原子间相互作用参数,从而产生低密度的稳定结构的各种理想化的互穿框架。这与非金属固体中增加原子密度导致更高热导率的一般概念相反。

2作者将此归因于限制原子振动幅度的超分子相互作用降低了声子-声子散射和振动硬化,从而促进了热传导。

3作者将该概念证明应用于基于2D COF-1结构设计的现实框架。结果表明,与具有相似质量密度和孔隙率的原型3D COF-300结构相比,这些互穿框架可以具有高一个数量级以上的热导率。

这标志着这是在二维互穿多孔晶体中结合超低质量密度和超高热导率的新材料可行的设计方案。

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Connor Jaymes Dionne, et al. Supramolecular Interactions Lead to Remarkably High Thermal Conductivities in Interpenetrated Two-Dimensional Porous Crystals. Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00420

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c00420


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