从纳米到宏观的输运过程秋季纳米科技简介.PDFVIP

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2017-08-16 发布于天津
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从纳米到宏观的输运过程秋季纳米科技简介

2.57 从纳米到宏观的输运过程 2004 秋季第一讲 1. 纳米科技简介 1.1 特征尺寸 1.2 微技术实例 1.3 纳技术实例 1.4 纳米能量(声子, 光子, 电子;波长, 平均自由程) 1.5 器件中纳米尺度的热输运 (如CMOS) 1.6 微纳制造技术 1.7 输运方式 1.8 教材章节及本课要讲授的章节 2. 输运过程的经典定律 2.1 传热 2.1.1 热传导 Fourier定律 dT q =−k∇T ，一维情形为q =−k dx 其中： 2 q [W/m ]为热流密度； k [W/m-K]为热导率。 2.1.2 热对流 Newton冷却定律: q h(T =− T ) w a 2 其中: h [W/m K] 是热传导系数. T a y x Tw 热壁处的非滑移边界条件为： ux (y 0) uy (y 0) 0 , T (y 0) Tw . 注意：这个假设在小尺度不准确。 2.1.3 热辐射 Planck定律: c 1 e , b λ 5 c2 λT λ (e −1) 2.57 秋季 2004 – 讲座 1 1 其中: c 1 及 c2 为长数， λ为波长，下标b表示黑体。黑体辐射曲线如下图所示： e b ,λ λ λ T 2898μ m=⋅ K 对Planck定律积分可得Stefan-Boltzmann定律： e σ T 4 b 其中： −8 2 4 σ 5.67=×10 W / m K  对于实表面，可定义“发射率”为 e ε e b 对于图示的两平面热壁，辐射热流密度为： q σ (T 4 =− T 4 ) 1 2 T T 1 2 ε1 1 ε2 1 2.2 Newton 切应力定律对于图示的一维流，切应力定律为： ∂u τ xy μ ∂y 2 其中：µ [N-s/m ]为黏滞系数 y τ