近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室袁開(kāi)軍研究員團(tuán)隊(duì)與北京航空航天大學(xué)李介博教授、燕鑫教授合作，在MXene（Ti3C2Tx）氧化界面熱傳遞方面取得新進(jìn)展。
大連化物所利用超快時(shí)間分辨光譜揭示MXene氧化結(jié)構(gòu)下的傳熱機(jī)制
熱管理對(duì)器件的長(zhǎng)效性具有重要的影響，新興二維過(guò)渡金屬氧化物MXene被認(rèn)為在儲(chǔ)能，電磁屏蔽，光電探測(cè)和光熱治療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。但是，應(yīng)用過(guò)程中由于電子在電極上的移動(dòng)，導(dǎo)致MXene薄片內(nèi)部產(chǎn)生大量熱量和局部溫度升高，造成各類(lèi)型器件的局部熱損傷。因此，理解氧化反應(yīng)對(duì)界面熱傳導(dǎo)的影響可以從MXene器件設(shè)計(jì)上避免或減少可能發(fā)生的熱損傷。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)飛秒超快光譜與分子動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)，在Ti3C2Tx部分氧化后產(chǎn)生Ti3C2Tx-TiO2界面，該界面結(jié)構(gòu)顯著加速了界面間的熱傳遞速率，但降低了面內(nèi)的熱擴(kuò)散速率。分子動(dòng)力學(xué)模擬闡明了Ti3C2Tx界面氧化幾率對(duì)熱傳導(dǎo)速率之間的關(guān)系，從分子層次上解釋化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)對(duì)熱傳導(dǎo)率的影響。該研究對(duì)于基于氧化物界面熱管理和熱調(diào)控的器件設(shè)計(jì)提供了研發(fā)思路。
相關(guān)成果發(fā)表在《物理化學(xué)快報(bào)》（The Journal of Physical Chemistry Letters）上。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委動(dòng)態(tài)化學(xué)前沿研究中心項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)（B類(lèi)）“能源化學(xué)轉(zhuǎn)化的本質(zhì)與調(diào)控”、自然科學(xué)基金優(yōu)青項(xiàng)目、自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、北航超算中心、中央高校基本科研業(yè)務(wù)等項(xiàng)目的資助。
