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 高分子聚合物因其具有質輕、柔韌性好以及化學穩定性優異等物理性質被普遍應用于日常生活之中。然而高分子聚合物一直被認為是熱絕緣體的典型代表，其在室溫下的熱導率僅有0.1-0.3 Wm-1K-1，這使得高分子聚合物在熱輸運與熱調控領域的應用受到了極大的限制。近年來，大量研究結果表明高分子聚合物以及其納米復合材料有望作為熱界面材料進而改善高密度集成芯片的散熱問題。

因此，開發和研究高熱導率的高分子聚合物材料對于熱界面材料的改進與發展具有極其重要的意義。在現有的報道中，通過調控非晶態高分子聚合物納米纖維的直徑大小可以有效控制分子鏈的取向和有序度。隨著納米纖維分子鏈的取向一致，納米纖維的熱導率實現了至少一個數量級的極高增長。雖然實驗上已經觀測到了非晶高分子聚合物納米纖維的高熱導率，但是對于非晶高分子聚合物納米纖維的傳熱機理研究卻鮮少有聞。目前已有的擴散子傳熱、最小熱導率模型以及聲子輔助躍遷模型都是基于無機非晶材料建立起來的傳熱理論模型，對于高分子聚合物體系并不完全適用，因此非晶高分子聚合物材料的傳熱機理研究已顯得尤為重要。

同濟大學聲子學與熱能科學中心徐象繁研究員課題組，周俊教授課題組，及美國科羅拉多大學李保文教授合作完成了對非晶態聚酰亞胺納米纖維高熱導率的傳熱機理的研究工作。首次在非晶態聚酰亞胺納米纖維體系中實驗觀測到傳熱機制從三維塊材行為到一維納米纖維行為的轉變（圖1(a)）。實驗中采用靜電紡絲技術制備了直徑范圍在31 nm至167 nm內的聚酰亞胺納米纖維，表征了單根納米纖維熱導率隨溫度變化的依賴關系以及熱導率隨直徑變化的依賴關系。

在此研究中，團隊還提出了一種基于隨機行走理論的理論模型。該理論模型考慮了聚酰亞胺納米纖維內部分子鏈內與鏈間的跳躍模式對聲子傳熱的影響。該理論模型已證實能夠很好的解釋高分子聚合物納米纖維熱導率隨直徑變化的依賴關系（圖1(b)），并有期繼續發展成為非晶態高分子聚合物傳熱理論發展之路上的重要工作。

相關成果以Dimensional crossover of heat conduction in amorphous polyimide nanofibers”為題，發表在《國家科學評論》(National Science Review)上。文章第一作者是同濟大學物理科學與工程學院聲子學與熱能科學中心的博士生董嵐，共同一作是同中心的博士生席晴。徐象繁研究員，周俊教授和李保文教授為通訊作者。

該工作在基金委自然科學基金（基金號：11674245, 11334007, 11505128），上海市東方學者（基金號：TP2014012），上海市科委（基金號：17142202100, 17ZR1447900）及同濟大學“領航特聘研究員計劃”啟動資金支持下完成。