Conducción de calor en nano estructuras

Esta conducción es también conocido como un proceso de difusión tomando así la ley de Fourier

Donde:

q= flujo de calor

k= conductividad térmica del material del cual su temperatura es dependiente

La ley de Fourier puede ser aplicada a nano estructuras, comparando las longitudes de los portadores de

energía con la longitud de estas . Un ejemplo de portadores de energía son los fonones, que tienen

mayor portación de calor en dieléctricos y semiconductores, otros portadores de energía son los

electrones que al igual que los fonones, tienen características de onda y partícula.

La distancia trasladada por un fonón antes de chocar con otra se le llama "mean free path" o "camino

libre medio", la colisión de fonones es dependiente de la frecuencia lo que hace que el "camino libre

medio" sea ,as difícil de determinar, hay dos tipos de colisiones:

colisión en las paredes: proceso de superficie.

colisión interna: proceso volumétrico.

Como el tamaño e interfaz deben ser consideradas la aproximación a la difusión de la ley de Fourier no

se hace valida ya que la longitud de la nano estructura, el diámetro de nano partículas y el grosor de

películas delgadas pueden ser comparadas con el "camino libre medio" y la "longitud de coherencia"

Esta ley solo aplica en el régimen de difusión como se muestra:

La falla en nano estructuras puede ocurrir en:

temperatura:

En un sistema la temperatura esta en equilibrio, por otra parte, en la

transferencia de calor no existe un equilibrio pero como esta es muy pequeña

se asume que se llega a un equilibrio. Para llegar a un equilibrio se requieren

ciertas colisiones para termalizar su energía, cuando tenemos un espacio

pequeño comparado con su "camino libre medio", no se puede establecer un

equilibrio y por lo tanto no se podrá establecer una temperatura.

conductividad térmica:

Si un gradiente de temperatura puede ser establecido pudiéndose así, aplicar la ley de Fourier, entonces

la conductividad térmica no tiene significancia, pero es un parámetro que conviene medir en la realidad

para calibrar los efectos de tamaño en nano estructuras, esta es una propiedad de estructura de la cual

depende como se haya aplicado la fuente de calor.

Al parecer, cuando se trata de temperatura y sus gradientes, la ley de Fourier no es válida, pero puede

ser aplicada en la conducción a través de materiales nano estructurados con una estructura

dependiente a la conductividad térmica, con la condición que el dominio de interés sea más grande que

el "camino libre medio" dentro de la estructura.

Fuentes:

http://www.slideshare.net/nriverapazos/transporte-de-calor-en-

nanoestructuras?ref=http://asignaturas-itm-profenorman.blogspot.mx/

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/phonon.html