同济大学物理科学与工程学院徐象繁教授团队在声子超扩散传热方面取得新进展，研究成果发表于《物理评论快报》

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同济大学徐象繁教授团队在《物理评论快报》（physical review letters）发表最新研究成果，揭示了有机物热导率的长度标度行为。该研究题为“聚合物接枝纳米粒子熔体中的超扩散热传输”（superdiffusive thermal transport in polymer-grafted nanoparticle melts）。

通常情况下，三维材料的热传导遵循傅里叶定律（J=-κ∇T），热导率κ与样品尺寸无关。然而，大量研究表明，准一维纳米结构、聚合物和二维材料的热导率存在长度依赖性。

研究团队通过实验发现，紧密堆积的SiO2-PMA复合材料（如图1a所示）的热导率随粒子数量N的变化呈现峰值（如图1c所示）。利用改进的Maxwell模型，成功模拟了N≤1000范围内的实验数据，并证实接枝聚合物链的热导率遵循κp~Ndry0.46的关系（如图1c所示），支持了伸展聚合物链中存在超扩散声子传输的理论。

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图1：(a) SiO2-PMA复合材料示意图；(b) SiO2-PMA复合材料有效半径与N的关系；(c) 热导率与N的关系；(d) 热导率与有效半径的关系。

论文第一作者为同济大学已毕业博士生刘博海（现为荷兰埃因霍温理工大学博士后），通讯作者为同济大学徐象繁教授、美国哥伦比亚大学Sanat K.Kumar教授和德国马普高分子所George Fytas教授。该研究得到了国家自然科学基金委和科技部重点专项的资助。

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 2024-12-15