Percolation exaltée de la chaleur dans des nanocomposites.
Enhanced heat percolation in nanocomposites
Valentina Giordano (équipe Nano(Matériaux) pour l’énergie), dans le cadre d’une collaboration avec des collègues français et grecs, a publié un article intitulé "Enhanced thermal conductivity in percolating nanocomposites: a molecular dynamics investigation" dans la revue Nanoscale. Ce travail a fait l'objet d'une actualité par l'INSIS.
Valentina Giordano (Nano(Materials) for energy group), within a collaboration with colleagues from France and Greece, published a paper entitled " Enhanced thermal conductivity in percolating nanocomposites: a molecular dynamics investigation " in Nanoscale. This work has been highlighted by INSIS.
La chaleur constitue une gigantesque réserve énergétique dont le recyclage et une bonne gestion sont des enjeux majeurs. Les nanocomposites, faits d’un mélange de phases sur la nano-échelle, permettent de modifier la conductivité thermique ad-hoc et donc contrôler cette réserve. Les mécanismes fondamentaux derrière les effets du nanocomposite sur le transport thermique sont toutefois encore incompris.
Les auteurs de ce travail ont étudié par dynamique moléculaire le transport de la chaleur dans un composite fait de silice, isolante, avec des nanoparticules de GaN, semi-conducteur. Ils ont trouvé une augmentation de la conductivité thermique d’un facteur 100 pour seulement 20% en volume de GaN. Ceci a pu être expliqué par un phénomène de percolation des ondes de chaleur, exalté par un tunneling de ces ondes entre les particules rendu plus efficace par leur iso-orientation.
Les auteurs de ce travail ont étudié par dynamique moléculaire le transport de la chaleur dans un composite fait de silice, isolante, avec des nanoparticules de GaN, semi-conducteur. Ils ont trouvé une augmentation de la conductivité thermique d’un facteur 100 pour seulement 20% en volume de GaN. Ceci a pu être expliqué par un phénomène de percolation des ondes de chaleur, exalté par un tunneling de ces ondes entre les particules rendu plus efficace par leur iso-orientation.
Heat represents an extraordinary energy reserve whose recovery and good management are presently a major challenge. Nanocomposites, made of the intertwining at the nanoscale of different phases, are very promising, allowing to modify thermal transport on purpose, and allowing to control this reserve. However, the fundamental mechanisms behind the nanocomposite effect are still not understood.
The authors have investigated by molecular dynamics heat transport in a composite made of insulating silica, with embedded nanoparticles of the semiconductive GaN. They have found thermal conductivity enhancement of a factor of 100 for a GaN volume content of only 20%. They have explained such enhancement by the percolation of thermal waves, enhanced by a phonon tunneling effect, strongly depending on the iso-orientation of the particles. Indeed, mis-orientation breaks down the effect.
The authors have investigated by molecular dynamics heat transport in a composite made of insulating silica, with embedded nanoparticles of the semiconductive GaN. They have found thermal conductivity enhancement of a factor of 100 for a GaN volume content of only 20%. They have explained such enhancement by the percolation of thermal waves, enhanced by a phonon tunneling effect, strongly depending on the iso-orientation of the particles. Indeed, mis-orientation breaks down the effect.
