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。
