Массуд Кавиани

Массуд Кавиани — ирано-американский инженер-механик, физик-прикладник и учёный, известный своими вкладами в основы теплопередачи, физику теплопередачи и многоуровневые явления переноса энергии. Он является профессором факультета машиностроения и программы прикладной физики в Мичиганском университете, где возглавляет влиятельные исследования по переносу фононов, электронов, жидкостно-частичных систем и фотонов от атомного до макроскопического масштабов.

Ранние годы и образование Кавиани родился в 1948 году в Тегеране, Иран, и переехал в США в 1968 году. Он получил степень бакалавра (1973) и магистра (1974) по энергетическому машиностроению в Иллинойсском университете в Чикаго. Защитил докторскую диссертацию по машиностроению в Калифорнийском университете в Беркли в 1979 году под руководством Р. А. Себана.

Кавиани занимал приглашённые должности в Университете Бордо (1995), Университете Парижа VI (1997), Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (2010), Пхоханском университете науки и технологий (2010–2023) и Токийском технологическом институте (2017). Он проводил краткосрочные курсы по физике теплопередачи в General Electric Global Research (2006), Федеральном университете Санта-Катарины (2009), Гонконгском политехническом университете (2010) и Университете Цинхуа (2013).

Фононный перенос и преобразование энергии Работа Кавиани по колебаниям кристаллической решётки охватывает рассеяние фононов, длины свободного пробега и теплопроводность в кристаллических и аморфных твёрдых телах с приложениями в термоэлектрических материалах. Он развил концепцию «фононвольтаики» — p-n перехода, способного преобразовывать горячие оптические фононы в электрическую энергию, и ввёл «фононокатализ», в котором атомные колебания вызывают молекулярную диссоциацию на поверхностях.

Его группа также провела первые измерения теплопроводности в металло-органических каркасах, поддержанные классическим молекулярно-динамическим моделированием.

Электронный перенос и преобразование энергии Кавиани параллельно исследовал электронный транспорт, электрон-фононную связь и наномасштабный теплообмен, особенно для термоэлектрических устройств и микротермоэлектрических охладителей. Его исследования установили единую структуру, связывающую фононный и электронный транспорт от нано- до мезомасштаба. Вклад включает переключатель теплопроводности, индуцированный плавлением, анализ межчешуйчатой теплопроводности графена и концепцию гетеробарьерной рециркуляции фононов.

Жидкостно-частичный перенос и фазовые переходы Другое важное направление исследований Кавиани — жидкостно-частичный и порово-жидкостный транспорт в пористых и многофазных средах. Его работа повлияла на управление водой в электролитных слоях топливных элементов, кипение и критический тепловой поток, а также улучшение теплопроводности с использованием пористых покрытий. Его группа также разработала теоретический и экспериментальный анализ тепловых труб, петлевых тепловых труб и пульсирующих тепловых труб, используемых в передовых системах теплового управления.

Фотонные взаимодействия и преобразование энергии Кавиани также внёс вклад в фотонно-опосредованные энергетические процессы, включая лазерное охлаждение твёрдых тел и газов, фонон-ассистированную фотон-электронную связь и другие механизмы преобразования высокоэнтропийного тепла в низкоэнтропийные возбуждения (фотоны, электроны, фононы). Его работа 2021 года «Атомно-уровневый теплообмен с преобразованием энергии» предложила единый взгляд на кинетику носителей, включая детальное объяснение волново-корпускулярного дуализма фононов, проиллюстрированное через рассеяние в нанопорошках.

Единая структура и приложения Для всех четырёх видов переноса носителей Кавиани развил многоуровневую структуру, охватывающую расчёты из первых принципов, молекулярную динамику, уравнение Больцмана и континуальные модели. Приложения включают термоэлектричество (включая микротермоэлектрические охладители), топливные элементы, улучшение кипения, тепловое управление в электронике и новые фононвольтаические и фоноэлектрические устройства.

Преподавание, книги и наставничество Кавиани преподаёт базовый курс теплопередачи для студентов и аспирантские курсы по конвективной теплопередаче, теплопередаче в пористых средах и физике теплопередачи. Он автор нескольких влиятельных монографий и учебников:

«Принципы теплопередачи в пористых средах» (Springer, 1991; 2-е изд., 1995)
«Принципы конвективной теплопередачи» (Springer, 1994; 2-е изд., 2001)
«Принципы теплопередачи» (Wiley, 2001), позже переиздано как «Основы теплопередачи» (Cambridge University Press, 2011)
«Физика теплопередачи» (Cambridge University Press, 2008; 2-е изд., 2014)

Награды и премии

Пожизненный член Американского общества инженеров-механиков (ASME) (1992)
Мемориальная премия ASME по теплопередаче (наука) (2002)
Золотая медаль Джеймса Гарри Поттера ASME (2010)
Медаль 75-летия Отдела теплопередачи ASME (2013)
Член Американского физического общества (2011)
Член Американского общества инженеров по тепловым и жидкостным системам (2020)
Премия за превосходство в образовании Инженерного колледжа (Мичиганский университет, 2003)
Премия за превосходство в исследованиях Инженерного колледжа (Мичиганский университет, 2019)
Мемориальная лекция Хокинса, Университет Пердью (2005)
Мемориальная лекция Эккерта, Университет Миннесоты (2013)

Он также занимал должность председателя Комитета по теории и фундаментальным исследованиям Отдела теплопередачи ASME (1995–1998).

Ссылки[править | править код]