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Tuning thermal conductivity of crystalline polymer nanofibers by interchain hydrogen bonding

机译：通过间歇氢键调节晶体聚合物纳米纤维的热导率

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摘要

Polymers are widely used but they suffer from an apparent bottleneck of inefficient thermal conduction. Here, using non-equilibrium molecular dynamics, we demonstrate that hydrogen-bonded crystalline polymer nanofibers may have thermal conductivities 1-2 orders of magnitude higher than that of engineering polymers. Interchain hydrogen bonds serve as "soft grips" to restrict the torsional motion of polymer chains, leading to enhanced thermal conductivities. The degree of enhancement can be tuned by changing the density of hydrogen bonds, and the number of chains comprising the polymer nanofiber/nanosheet. Further analysis of the dihedral distribution and the phonon dispersion curves attribute such phenomena to the unique effects of hydrogen bonds in confining structural disorder and facilitating phonon transport. The study suggests an important way to tune the thermal conductivity of crystalline polymers.
机译：聚合物被广泛使用，但它们患有低效率导热的表观瓶颈。 这里，使用非平衡的分子动力学，我们证明了氢键结晶聚合物纳米纤维可以具有比工程聚合物高度的热导流率1-2的数量级。 中间氢键作为“柔软的夹具”，以限制聚合物链的扭转运动，导致热导体增强。 可以通过改变氢键的密度和包含聚合物纳米纤维/纳米片的链的数量来调节增强程度。 进一步分析了二偏的分布和声子分散曲线归因于氢键在限制结构障碍和促进声子输送方面的独特效果。 该研究表明，调节结晶聚合物的导热率的重要途径。

著录项

  • 来源
    《RSC Advances》 |2015年第107期|共6页
  • 作者

    Zhang Lin; Ruesch Morgan; Zhang Xiaoliang; Bai Zhitong; Liu Ling;

  • 作者单位

    Utah State Univ Dept Mech &

    Aerosp Engn Logan UT 84322 USA;

    Utah State Univ Dept Mech &

    Aerosp Engn Logan UT 84322 USA;

    Rheinisch Westfael Tech Hsch RWTH Aachen Univ Fac Georesources &

    Mat Engn Div Mat Sci &

    Engn Inst Mineral Engn D-52064 Aachen Germany;

    Utah State Univ Dept Mech &

    Aerosp Engn Logan UT 84322 USA;

    Utah State Univ Dept Mech &

    Aerosp Engn Logan UT 84322 USA;

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  • 正文语种 eng
  • 中图分类 化学;
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