Thermal Conductivity of Zinc Oxide Micro- and Nanocomposites

Abstract

Методом радіального теплового потоку виміряно значення коефіцієнтів теплопровідності композитних матеріалів на основі порошків оксиду цинку з різними середніми розмірами частинок (мікронних, субмікронних і нанометрових) та поліметилсилоксану (силіконового масла). Коефіцієнт теплопровідності композитного материалу на основі комерційного мікропорошку ZnO зі середнім розміром частинок 50 мкм виявився рівним 0,8 Вт/(м∙K). Коефіцієнт теплопровідності композитного матеріалу на основі нанопорошку ZnO зі середнім розміром частинок приблизно 3 нм, який було синтезовано методом «мокрої хімії», виявився рівним 2,5 Вт/(м∙K). Виявлене зростання вказаного параметру розглядається як прояв квантово-розмірних ефектів у переносі тепла.

Методом радиального теплового потока измерены значения коэффициентов теплопроводности композитных материалов на основе порошков оксида цинка с различными средними размерами частиц (микронных, субмикронных и нанометровых) и полиметилсилоксана (силиконового масла). Коэффициент теплопроводности композитного материала на основе коммерческого микропорошка ZnO со средним размером частиц 50 мкм оказался равным 0,8 Вт/(м∙K). Коэффициент теплопроводности композитного материала на основе нанопорошка ZnO со средним размером частиц около 3 нм, синтезированного методом «мокрой химии», оказался равным 2,5 Вт/(м∙K). Обнаруженное повышение указанного параметра рассматривается как проявление квантово-размерных эффектов в передаче тепла.

The thermal conductivity of the composite materials based on the zinc oxide powders with different average particle sizes (micrometer, submicrometer and nanometer) dispersed in the polymethylsiloxane (silicone oil) was measured using the radial heat flow method. The thermal conductivity of the composite material based on the commercial ZnO micropowder with an average particle size of 50 m was found to be 0.8 W/(m∙K). The thermal conductivity of the composite material on the basis of ZnO nanopowder with an average particle size of approximately 3 nm synthesized using the wet chemistry methods was found to be 2.5 W/(m∙K). The discovered enhancement of the above mentioned parameter is considered as manifestation of the quantum size effects in heat transfer.