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International journal of heat and mass transfer v.121, 2018년, pp.127 - 136   SCI SCIE
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Thermal switch using controlled capillary transition in heterogeneous nanostructures

Avanessian, Tadeh (Corresponding author. ) ; Hwang, Gisuk ;
  • 초록  

    Abstract The development of a nanoscale thermal switch is a crucial step toward advanced thermal management systems including future thermal logic gates and computers. This study demonstrates a new nanoscale thermal switch mechanism using controlled, morphological transition from adsorption to capillary state in a novel gas-filled nanostructure, i.e., a nanogap with controllable nanoposts on one surface only. The degree of thermal switch, S , at given gas pressures are predicted using Ar-filled Pt-based nanostructures and Non-Equilibrium Molecular Dynamics (NEMD) simulation combined with Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) simulation. It is found that S increases by increasing the height of the nanoposts and temperature difference across the nanostructure, and decreasing the interpost spacings, with the maximum degree of switch, S max ∼ 45 and ∼ 170 for Δ T = 10 K and 60 K, respectively, for the nanogap size of 5 nm. It is also observed that a stronger solid-fluid surface interaction results in a wider switch operating temperature window. Highlights New thermal switch mechanism is demonstrated using adsorption-capillary transition. Degrees of switch, S max ∼ 45 and 170 are achieved for Δ T = 10 and 60 K, respectively. S is controlled by the nanoposts height, interspacing, and gas-solid interaction.


  • 주제어

    Argon .   Adsorption .   Gas-filled nanogap .   Non-linear heat transfer .   Grand Canonical Monte Carlo simulation.  

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