Brown University(布朗大学)

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我校力学所和布朗大学在纳米热驱动领域合作的最新研究成果近日被固体力学权威刊物Journal of The Mechanics and Physics of Solids（JMPS）发表。

热泳（Thermophoresis）现象通常指在温度梯度作用下流体中的粒子向低温区域定向运动的现象。在近期的分子动力学计算和实验研究中，人们发现碳纳米管内外的固体纳米颗粒也会被温度梯度驱动向低温方向运动。这说明在纳米尺度上，固体间也会发生热泳现象。这一现象的发现立即引起了学术界的广泛关注，但目前为止，尚无理论模型预测热泳力并揭示这一现象发生的内在机理。

我校力学所张田忠教授课题组和布朗大学高华健教授（美国工程院院士，上海大学名誉教授）对这一问题开展了合作研究。他们基于晶格动力学方法和能量原理，建立了计算碳纳米管层间热泳力的解析模型。模型显示，热泳力包含两部分，一部分是由温度梯度产生的梯度力，另一部分是端部温差导致的非平衡边界力。模型同时揭示高温区域和低温区域的原子具有不同的热涨落是导致固体间热泳现象发生的物理根源。该工作另一重要贡献是从理论上证明了固体间接触时存在边界力，这对于纳尺度接触和摩擦理论的发展、以及纳米器件的设计具有重要意义。

论文的第一作者是力学所博士生郭争荣同学，曾获上海大学校长奖学金，已在国际著名刊物Nano Lett和Phys Rev Lett各发表论文一篇。力学所郭兴明教授也参与了合作研究。张田忠教授博士后期间曾与高华健教授首度合作在JMPS发表过关于碳纳米管力学性能的尺寸效应的论文（该文已被SCI他引160余次，位居JMPS近10年ESI高被引论文第4位）。

论文工作得到了国家自然科学基金、上海市曙光计划、启明星跟踪计划、霍英东青年教师基金等项目资助。

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