Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων
Η παρούσα διατριβή προσπαθεί να ρίξει φως και να συνδυάσει δυο πεδία μεγάλου ενδιαφέροντος σήμερα στην Επιστήμη των Υλικών. Από τη μια μεριά εξετάζονται οι δισδιάστατες νανοδομές Διχαλκογονιδίων Μεταβατικών Μετάλλων, και από την άλλη διερευνάται η Μετάδοση Θερμότητας και ιδιαίτερα η θερμική αγωγιμότ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13653 |
| id |
nemertes-10889-13653 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Διχαλκογονίδια μεταβατικών μετάλλων Χαλκογόνα Μεταφορά θερμότητας Θερμική αγωγιμότητα Φωνόνια Transition metal dichalcogenides Chalcogens Heat transfer Thermal conductivity Phonons |
| spellingShingle |
Διχαλκογονίδια μεταβατικών μετάλλων Χαλκογόνα Μεταφορά θερμότητας Θερμική αγωγιμότητα Φωνόνια Transition metal dichalcogenides Chalcogens Heat transfer Thermal conductivity Phonons Μουρατίδης, Μάριος Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων |
| description |
Η παρούσα διατριβή προσπαθεί να ρίξει φως και να συνδυάσει δυο πεδία μεγάλου ενδιαφέροντος σήμερα στην Επιστήμη των Υλικών. Από τη μια μεριά εξετάζονται οι δισδιάστατες νανοδομές Διχαλκογονιδίων Μεταβατικών Μετάλλων, και από την άλλη διερευνάται η Μετάδοση Θερμότητας και ιδιαίτερα η θερμική αγωγιμότητα στη μίκρο/νάνο κλίμακα. Στόχος είναι να εξαχθούν κάποια συμπεράσματα με προσομοίωση Μοριακής Δυναμικής για την θερμική αγωγιμότητα των παραπάνω νανοδομών. Η αγωγή θερμότητας στη νανοκλίμακα μπορεί να διαφέρει σημαντικά από εκείνη που προβλέπεται από τον κλασικό νόμο Fourier. Επιπλέον το γραφένιο αλλά και οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος έχουν αναφερθεί με εξαιρετικά μεγάλες θερμικές αγωγιμότητες κάτι που πυροδότησε την έρευνα για νέα υλικά, με τις νανοδομές Διχαλκογονιδίων Μεταβατικών Μετάλλων να βρίσκονται στην πρώτη γραμμή λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους. Η παρούσα εργασία διαρθρώνεται σε τέσσερα κεφάλαια: Μετά από μια σύντομη εισαγωγή το πρώτο κεφάλαιο αφιερώνεται στα διχαλκογονίδια μεταβατικών μετάλλων όπου παρουσιάζονται βασικές μέθοδοι σύνθεσης, ιδιότητες και εφαρμογές των νανοδομών τους. Το δεύτερο κεφάλαιο αφιερώνεται στη μετάδοση θερμότητας. Αφού δοθούν κάποια βασικά στοιχεία για τους τρόπους μετάδοσης της θερμότητας στο μακρόκοσμο, το ενδιαφέρον στρέφεται στη μίκρο/νάνο κλίμακα. Φορείς θερμότητας, μέση ελεύθερη διαδρομή, χρόνος χαλάρωσης και προκύπτουσες περιοχές στη μετάδοση θερμότητας, εξίσωση μεταφοράς του Boltzmann, είναι κάποιες από τις έννοιες που παρουσιάζονται. Το κεφάλαιο κλείνει με στοιχεία για τη θερμική αγωγιμότητα δισδιάστατων νανοϋλικών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται πειραματικές μέθοδοι υπολογισμού της θερμικής αγωγιμότητας των λεπτών υμενίων, καθώς και πληροφορίες στην υπολογιστική επιστήμη των υλικών και ιδιαίτερα στην Μοριακή Δυναμική. Το τελευταίο κεφάλαιο αποτελεί το πειραματικό μέρος. Μετά από κάποιες πληροφορίες για το υπολογιστικό πρόγραμμα LAMMPS παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μετρήσεων της θερμικής αγωγιμότητας για διάφορες νανοδομές Η διατριβή κλείνει με τα συμπεράσματα και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. |
| author2 |
Mouratidis, Marios |
| author_facet |
Mouratidis, Marios Μουρατίδης, Μάριος |
| author |
Μουρατίδης, Μάριος |
| author_sort |
Μουρατίδης, Μάριος |
| title |
Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων |
| title_short |
Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων |
| title_full |
Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων |
| title_fullStr |
Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων |
| title_full_unstemmed |
Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων |
| title_sort |
μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/13653 |
| work_keys_str_mv |
AT mouratidēsmarios metaphorathermotētasstēmikronanoklimakaepharmogēsenanodomesdichalkogonidiōnmetabatikōnmetallōn AT mouratidēsmarios micronanoscaleheattransferapplicationtotransitionmetaldichalcogenidesnanostructures |
| _version_ |
1771297154735800320 |
| spelling |
nemertes-10889-136532022-09-05T05:37:41Z Μεταφορά θερμότητας στη μίκρο/νάνο κλίμακα : εφαρμογή σε νανοδομές διχαλκογονιδίων μεταβατικών μετάλλων Micro / nano scale heat transfer : application to transition metal dichalcogenides nanostructures Μουρατίδης, Μάριος Mouratidis, Marios Διχαλκογονίδια μεταβατικών μετάλλων Χαλκογόνα Μεταφορά θερμότητας Θερμική αγωγιμότητα Φωνόνια Transition metal dichalcogenides Chalcogens Heat transfer Thermal conductivity Phonons Η παρούσα διατριβή προσπαθεί να ρίξει φως και να συνδυάσει δυο πεδία μεγάλου ενδιαφέροντος σήμερα στην Επιστήμη των Υλικών. Από τη μια μεριά εξετάζονται οι δισδιάστατες νανοδομές Διχαλκογονιδίων Μεταβατικών Μετάλλων, και από την άλλη διερευνάται η Μετάδοση Θερμότητας και ιδιαίτερα η θερμική αγωγιμότητα στη μίκρο/νάνο κλίμακα. Στόχος είναι να εξαχθούν κάποια συμπεράσματα με προσομοίωση Μοριακής Δυναμικής για την θερμική αγωγιμότητα των παραπάνω νανοδομών. Η αγωγή θερμότητας στη νανοκλίμακα μπορεί να διαφέρει σημαντικά από εκείνη που προβλέπεται από τον κλασικό νόμο Fourier. Επιπλέον το γραφένιο αλλά και οι νανοσωλήνες άνθρακα μονού τοιχώματος έχουν αναφερθεί με εξαιρετικά μεγάλες θερμικές αγωγιμότητες κάτι που πυροδότησε την έρευνα για νέα υλικά, με τις νανοδομές Διχαλκογονιδίων Μεταβατικών Μετάλλων να βρίσκονται στην πρώτη γραμμή λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους. Η παρούσα εργασία διαρθρώνεται σε τέσσερα κεφάλαια: Μετά από μια σύντομη εισαγωγή το πρώτο κεφάλαιο αφιερώνεται στα διχαλκογονίδια μεταβατικών μετάλλων όπου παρουσιάζονται βασικές μέθοδοι σύνθεσης, ιδιότητες και εφαρμογές των νανοδομών τους. Το δεύτερο κεφάλαιο αφιερώνεται στη μετάδοση θερμότητας. Αφού δοθούν κάποια βασικά στοιχεία για τους τρόπους μετάδοσης της θερμότητας στο μακρόκοσμο, το ενδιαφέρον στρέφεται στη μίκρο/νάνο κλίμακα. Φορείς θερμότητας, μέση ελεύθερη διαδρομή, χρόνος χαλάρωσης και προκύπτουσες περιοχές στη μετάδοση θερμότητας, εξίσωση μεταφοράς του Boltzmann, είναι κάποιες από τις έννοιες που παρουσιάζονται. Το κεφάλαιο κλείνει με στοιχεία για τη θερμική αγωγιμότητα δισδιάστατων νανοϋλικών. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζονται πειραματικές μέθοδοι υπολογισμού της θερμικής αγωγιμότητας των λεπτών υμενίων, καθώς και πληροφορίες στην υπολογιστική επιστήμη των υλικών και ιδιαίτερα στην Μοριακή Δυναμική. Το τελευταίο κεφάλαιο αποτελεί το πειραματικό μέρος. Μετά από κάποιες πληροφορίες για το υπολογιστικό πρόγραμμα LAMMPS παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μετρήσεων της θερμικής αγωγιμότητας για διάφορες νανοδομές Η διατριβή κλείνει με τα συμπεράσματα και προτάσεις για περαιτέρω έρευνα. This dissertation attempts to shed light and combine two areas of great interest in materials science today. On the one hand, the 2D nanostructures of transition metals dichalcogenides are examined, and on the other hand heat transfer and in particular the micro / nano scale thermal conductivity are investigated. The aim is to draw some conclusions by simulating Molecular Dynamics for the thermal conductivity of the above nanostructures. The heat treatment at the nanoscale can be significantly different from that provided by the classical Fourier law. In addition, graphene and single-walled carbon nanotubes have been reported with extremely high thermal conductivity, which has sparked research into new materials, with transition metals dichalcogenides nanostructures being at the forefront because of their excellent properties. The present dissertation is structured in four chapters: After a brief introduction, the first chapter is devoted to transitional metal dichalcogenides where basic synthesis methods, properties and applications of their nanostructures are presented. The second chapter is devoted to heat transfer. After giving some basic insight into the ways the heat is transmitted to the macrocosm, interest is focused on the micro / nano scale. Heat carriers, mean free path, relaxation time and resulting heat transfer regimes, Boltzmann transfer equation, are some of the concepts presented. The chapter concludes with data on the thermal conductivity of 2D nanomaterials. The third chapter presents experimental methods for calculating the thermal conductivity of thin films, as well as information in the computational science of materials and in particular on Molecular Dynamics. The last chapter is the experimental part. Following some information about the LAMMPS software, the results of the thermal conductivity measurements for various nanostructures are presented. The dissertation concludes with conclusions and suggestions for further research. 2020-08-02T08:51:46Z 2020-08-02T08:51:46Z 2020-05 http://hdl.handle.net/10889/13653 gr application/pdf |
