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博士学位 - 航空航天工程 - 提案 - ...
AE 研究生课程将由一个专业组成，涵盖两个级别。完成硕士课程（无论是论文还是非论文）至少需要 30 个学分。对于拥有硕士学位的学生，完成博士课程需要 48 个学分。或者，对于在获得学士学位后立即进入博士课程的学生，完成博士课程需要 60 个学分。在第一年，学生将通过机械工程系教师教授的现有核心课程（12 个学分）牢牢掌握 AE 基础知识。学生及其研究顾问将确定哪些选修专业课程最适合他们的研究。学生还将注册参加现有的每周机械工程研究生研讨会系列，每学期举行一次，直到毕业（0 个学分）。在这个研讨会系列中，学生将接触到 FAMU 和 FSU 教师以及在与航空航天工程高度相关的领域工作的外部研究人员（例如流体动力学、控制、机器人、热传输、大规模计算、材料力学）。该系列研讨会还包括由行业发言人、政府实验室研究人员和学者就领导策略和策略进行的专业发展技能讨论。
2021 - 新闻年度回顾
来自 LLNL 的科学家团队描述了一种高精度干涉仪系统，该系统是新开发的，用于测量金刚石压砧中的折射率及其色散的压力依赖性。阅读更多 科学家团队对直接驱动金球实验进行了分析，以测试惯性约束聚变和高能量密度建模中使用的热传输模型。阅读更多 来自 LLNL 和激光能量学实验室的科学家致力于改进 NIF 上的极性直接驱动中子源，NIF 是世界上能量最高的激光器。阅读更多 由 LLNL 和科罗拉多矿业学院领导的跨学科研究团队展示了在高速率量子传感器中使用核衰变寻找惰性中微子的威力。这些发现是此类测量的首次。阅读更多 根据一份新的谅解备忘录，LLNL、IBM 和 Red Hat 的研究人员旨在通过将 LLNL 的 Flux 调度框架与 Red Hat OpenShift 集成来支持下一代工作负载，从而使更传统的高性能计算作业能够利用云和容器技术。阅读更多
界面热阻在锂离子电池热管理中的作用：预印本
摘要 温度对锂离子电池的性能、寿命和安全性有至关重要的影响。因此，了解单个电池单元和电池组内的热量产生和耗散对于制定适当的热管理策略至关重要。关键挑战之一是电池单元的界面传热难以量化。采用稳态绝对法和瞬态激光闪光扩散率法分别测量电池层堆栈和单个电池层的热导率。结果表明，闪光扩散率法在横向和平面内方向均具有更高的热导率。差异主要是由界面热阻引起的，因此可以通过稳态和瞬态测量来估算。为了研究界面热传输对单个电池级别以外的影响，使用了多物理场电池模型。该模型建立在电池组的多尺度多领域建模框架之上，该框架考虑了多种物理现象之间的相互作用。通过数值实验量化了使用热管理材料的电池模块的好处。在热失控事件中，发现界面热阻可以通过显著减少电池之间的热传递来缓解电池模块中的热失控。关键词：锂离子电池、热管理、界面热阻、多物理场建模术语 T 温度 k 热导率 α 热扩散率 ρ 密度 C p 热容量 li 厚度
低温溅射沉积亚微米氮化铝薄膜的高热导率
摘要：氮化铝 (AlN) 是少数具有优异导热性的电绝缘材料之一，但高质量薄膜通常需要极高的沉积温度 (>1000°C)。对于密集或高功率集成电路中的热管理应用，重要的是在低温 (<500°C) 下沉积散热器，而不会影响底层电子设备。在这里，我们展示了通过低温 (<100°C) 溅射获得的 100 nm 至 1.7 μ m 厚的 AlN 薄膜，将其热性能与其晶粒尺寸和界面质量相关联，我们通过 X 射线衍射、透射 X 射线显微镜以及拉曼和俄歇光谱对其进行了分析。通过反应性 N 2 的分压控制沉积条件，我们实现了 ∼ 600 nm 薄膜热导率 ( ∼ 36 − 104 W m − 1 K − 1 ) 的 ∼ 3 × 变化，上限范围代表室温下此类薄膜厚度的最高值之一，尤其是在低于 100°C 的沉积温度下。还可以从热导率测量中估算出缺陷密度，从而深入了解 AlN 的热工程，可针对特定应用的散热或热限制进行优化。关键词：热导率、氮化铝、生产线后端、热传输、溅射沉积、低温、电力电子
光热表征硅基退火薄金膜的热扩散率、载流子扩散和复合特性
CK Sheng*、MGM Sabri、MF Hassan、EAGE Ali 马来西亚登嘉楼大学科学与海洋环境学院，21030 瓜拉尼鲁斯，登嘉楼，马来西亚 这项工作首次实施了基于光声 (PA) 技术的光热波表征，以研究在不同温度下退火的 Si 晶片 (Au/Si) 上沉积的金薄膜层的热特性和载流子传输特性。XRD 图案表明，在退火温度为 330 o C 时追踪到了 Au81Si19 相的亚稳态金 (Au) 硅化物，当温度进一步升高到 370 o C 时，该结构消失。结果表明，获得 Au/Si 结构的 PA 信号低于纯 Si 晶片。通过拟合 PA 信号相位关系阐明了 Si 和 Au/Si 的热特性和载流子传输特性。结果表明，随着退火温度的升高，Au/Si 的热扩散率和表面复合速度增加，复合寿命缩短。然而，当温度接近 370 o C 时，表面复合和热传输过程减弱，这可能是由于硅化物团簇的断裂造成的。（2021 年 7 月 20 日收到；2021 年 10 月 29 日接受）关键词：金硅化物，热退火，光声，热扩散率，复合
晶格软化显著降低了热导率……
微/纳米结构对热导率的影响是一个具有重大科学意义的课题，对热电技术尤其重要。目前的理解是，结构缺陷主要通过声子散射降低热导率，其中描述热传输时声子色散和声速是固定的，特别是当化学成分不变时。对 PbTe 模型系统进行的实验表明，声速随内部应变的增加而线性减小。这种材料晶格的软化完全解释了晶格热导率的降低，而无需引入额外的声子散射机制。此外，我们表明，高效率 Na 掺杂 PbTe 的热导率降低和随之而来的热电品质因数（zT > 2）的提高主要归因于这种内部应变引起的晶格软化效应。虽然已知非均匀内部应变场会引入声子散射中心，但这项研究表明，内部应变也能平均软化材料晶格，从而改变声速和声子色散。这为控制晶格热导率提供了新途径，超越了声子散射，利用微结构缺陷和内部应变。在实践中，许多工程材料都会表现出软化和散射效应，就像硅中显示的那样。这项研究为能源材料、微电子和纳米级传热领域的热导率研究带来了新的启示。
光学和激光技术
激光引起的周期性表面结构（LIPS），尤其是表现出高空间频率LIPS（HSFL）的表面结构，由于其快速纳米结构的产生能力，因此在精确制造中具有至高无上的意义。但是，对于Au，在微纳米应用中广泛使用的材料，HSFL的表现仍然难以捉摸。这项研究成功地制造了HSFL，其周期性为100 nm，利用了520 nm飞秒激光（FS-LASER）引起的结晶。启动HSFL形成的基本元素在于用无序的晶格结构与FS激光诱导的结晶相结合。无序的晶格结构促进了电子在热传输中偶联的占优势，从而抑制了热电子扩散效果 - 这是HSFL形成的先决条件。结晶控制了“非晶Au”的转换为典型的Au的结晶状态，同时还可以使周期乘法取决于FS-LASER脉冲的数量。它最终促进了在晶体AU上形成100 nm HSFL的形成。此外，通过在单层石墨烯中的周期性纳米图案（即HSFL）中的应用中，Au HSFL的多功能性得到了证明。因此，除了揭示了基于金属HSFL形成的新型物理机制外，Au HSFL的成就无疑有望在纳米电子和纳米光子学方面取得重大进步。
Zintl化合物Yb10MnSb9的热电性能及低热导率
最近发现的 Zintl 化合物 Yb 10 MnSb 9 是一种热电材料，在成分空间上与 Yb 14 MnSb 11 和 Yb 21 Mn 4 Sb 18 等高性能热电材料非常接近。我们在此测量并报告 Yb 10 MnSb 9 在高达 825K 下的电子和热传输数据。由于晶体结构复杂，这种材料具有超低的热导率。超低的晶格热导率加上比其他 Yb-Mn-Sb 化合物更高的塞贝克系数，导致在 825K 时具有约 0.34 的中等 zT，并且可能通过材料优化在更高的值处达到峰值。我们近似估计带隙约为 0.4 eV，并预计 zT 能够在 725K 时达到高达 0.33 的值（与该温度下的 Yb 14 MnSb 11 相当）使用热电品质因数分析。通过晶界工程提高品质因数 B，该 zT 有可能达到更高的值。这里我们为未来研究改进热电性能提供了建议。这项工作是首次报告这种 Yb 10 MnSb 9 化合物的热导率、带隙和 zT，我们通过与领先的 Yb 14 MnSb 11 材料的比较讨论了这种材料对未来热电研究的影响。
使用皮秒 X 射线可视化层状材料中埋藏界面的能量转移
了解纳米级热传播的基本原理对于下一代电子产品至关重要。例如，已知层状材料的弱范德华键会限制其热边界导率 (TBC)，从而成为散热瓶颈。本文提出了一种新的非破坏性方法，使用时间分辨的光致热应变 X 射线测量来探测纳米级晶体材料中的热传输。该技术通过测量光激发后 c 轴晶格间距的变化，直接监测晶体中随时间的温度变化以及随后跨埋层界面的弛豫。研究了五种不同的层状过渡金属二硫属化物 MoX 2 [X = S、Se 和 Te] 和 WX 2 [X = S 和 Se] 的薄膜以及石墨和 W 掺杂的 MoTe 2 合金。在室温下，在 c 平面蓝宝石衬底上发现 TBC 值在 10–30 MW m − 2 K − 1 范围内。结合分子动力学模拟，结果表明高热阻是界面范德华键合较弱和声子辐射度较低造成的。这项研究为更好地理解新兴 3D 异质集成技术中的热瓶颈问题奠定了基础。
文章对瓦隆（比利时）首个投入运营的含水层热能存储系统的调查：潜在的预期是什么？
摘要：在能源转型的背景下，新建和翻新的建筑通常包括基于可持续能源的供暖和/或空调节能技术，例如带有含水层热能储存的地下水热泵。比利时默兹河沿岸的列日市设计并正在建设一个新的含水层热能储存系统。该系统将是瓦隆（比利时南部）第一个投入运行的系统，应成为该地区未来浅层地热开发的参考。使用地球物理、抽水试验以及染料和热示踪剂试验彻底表征了目标冲积含水层储层。然后开发了一个与热传输耦合的 3D 地下水流非均匀数值模型，使用最先进的试验点方法自动校准，并用于模拟和评估未来的系统效率。在 25 年的时间内进行了瞬态模拟。基于未来建筑物的热需求，以连续模式全容量模拟对含水层的潜在热影响并进行量化。虽然结果显示含水层热能存储系统井内存在一些热反馈并且热量损失到含水层，但含水层中的热影响区延伸至建筑物下游 980 米，系统效率似乎适合长期热能生产。