近日，北京科技大學馮妍卉教授團隊在物理學頂級刊物Physics Reports-Review Section of Physics Letters上發表題為"A review of recent advances in thermophysical properties at the nanoscale: From solid state to colloids"的長篇綜述，
總結了數據驅動在納米材料熱性能研究中的應用，討論了現階段研究中存在的挑戰和不足，並提出了未來的研究熱點和方向。
《Physics Reports》是物理科學界久負盛名、最具影響力的國際綜述性期刊之一。該刊只邀請知名學者撰寫前沿領域綜述，對相關領域的發展具有重要的引領和指導作用。該綜述論文的第一作者為北科大邱琳副教授，通訊作者為北科大馮妍卉教授和西安交通大學的Omid Mahian教授，美國弗吉尼亞大學Pamela M. Norris教授、德克薩斯基督教大學Efstathios E. Michaelides教授、波蘭熱舒夫技術大學Gaweł Żyła教授、英國倫敦帝國理工學院Christos N. Markides教授等多位學者也共同參與其中。該論文是《Physics Reports》自1971年創刊以來，以中國大陸科研機構為第一單位發表的第六十五篇論文，工程熱物理學科領域發表的第八篇論文，也是北京市科研機構在工程熱物理學科領域發表的第二篇論文。
論文的第一部分主要介紹了固體納米材料熱物性能的最新研究進展，包括熱導率、比熱容和熱擴散係數的理論和實驗研究，其中重點介紹了理論模型的發展過程，目前存在且被廣泛應用的測量技術以及影響熱物性的主要因素分析。當前，熱導率測量技術主要包括T型法，3ω法，T-3ω法，熱橋法，激光拉曼光譜法以及時域熱反射法，而影響熱導率的主要因素是晶粒尺寸，晶界，界面，摻雜及缺陷等。對於比熱容的研究，論文分別介紹了杜龍-珀蒂定律（Dulong-Petit Law），Einstein模型和Debye模型的適用條件及基本原理，其測量技術包括3ω法及交流熱量法，影響其性能的因素主要為晶界，溫度等參數。納米材料熱擴散係數的測量主要採用激光閃光法，激光拉曼閃光法，紅外熱像儀，瞬態電熱發，光熱阻法等。
文章第二部分主要介紹了膠態的納米流體熱物性的最新研究進展，包括各種數學模型（從經典到先進模型）的發展過程、實驗測量技術、理論與實驗以及影響納米流體熱導率、比熱容、密度、動力粘度和傳熱速率的主要因素。其中納米流體熱導率的經典模型包括適用於球形納米顆粒的Maxwell模型，考慮納米顆粒形狀的Hamilton模型，適用於高體積分數納米顆粒的Bruggeman模型，考慮了納米層的Yu-Choi模型以及考慮了布朗運動的Xuan模型和Koo-Kleinstrener模型等。而納米流體熱導率的測量技術主要包括瞬態熱線法，激光閃光法，3ω法，穩態平板法，瞬態平面熱源法。此外，顆粒形狀尺寸，顆粒體積分數，團聚，溫度，PH值以及超聲處理等因素對納米流體的熱導率及粘度皆產生不可忽視的影響。毛細管粘度計，同心軸粘度計以及錐形板粘度計則廣泛地應用於粘度的測量實驗中。
最後,文章總結了數據驅動在納米材料熱性能研究中的應用，並簡要討論了現階段研究中存在的挑戰和不足，如納米材料的製備技術與成本問題，納米流體的團聚問題，界面熱阻嚴重阻礙超高導熱複合材料的合成等等，並提出了未來的研究熱點和方向。
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馮妍卉， 北京科技大學能源與環境工程學院熱能工程系教授。2000年畢業於北京科技大學熱能工程專業，獲博士學位並留校任教。2003年晉升副教授職稱，2008年晉升教授。2011年公派留美半年，從事高級訪問學者研究工作。馮妍卉教授一直活躍在教育第一線，從事動力工程及工程熱物理領域的教學和科研工作，成果突出。兼任中國高等教育學會工程熱物理專業委員會理事、北京熱物理與能源工程學會理事、中國金屬學會能源與熱工分會秘書長，《熱科學與技術》、《燃料與化工》等期刊編委。獲亞洲熱物性國際會議青年學者獎、北京市優秀教師稱號和國家自然科學基金優秀青年基金資助，入選教育部"新世紀優秀人才支持計劃"。
本文部分素材來自：北京科技大學官網
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