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基于量子修正的石墨烯纳米带热导率分子动力学表征方法

郑伯昱 董慧龙 陈非凡

基于量子修正的石墨烯纳米带热导率分子动力学表征方法

郑伯昱, 董慧龙, 陈非凡
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  • 本文提出了基于量子修正的非平衡态分子动力学模型,可用于石墨烯纳米带热导率的表征. 利用该模型对不同温度下,不同手性及宽度的石墨烯纳米带热导率进行了研究,结果发现:相较于经典分子动力学模型给出的热导率随温度升高而单调下降的结论,在低于Debye温度的情况下,量子修正模型的计算结果出现了反常现象. 本文研究还发现,石墨烯纳米带的热导率呈现出明显的边缘效应及尺度效应:锯齿型石墨烯纳米带的热导率明显高于扶手椅型石墨烯纳米带;全温段的热导率及热导率在低温段随温度变化的斜率均随宽度的增加而增大. 最后,文章用Boltzmann 声子散射理论对低温段的温度效应及尺度效应进行了阐释,其理论分析结果说明文章所建模型适合在全温段范围内对不同宽度和不同手性的热导率进行精确计算,可为石墨烯纳米带在传热散热领域的应用提供理论计算和分析依据.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB934103)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-17
  • 修回日期:  2014-01-07
  • 刊出日期:  2014-04-05

基于量子修正的石墨烯纳米带热导率分子动力学表征方法

  • 1. 清华大学精密仪器系, 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB934103)资助的课题.

摘要: 本文提出了基于量子修正的非平衡态分子动力学模型,可用于石墨烯纳米带热导率的表征. 利用该模型对不同温度下,不同手性及宽度的石墨烯纳米带热导率进行了研究,结果发现:相较于经典分子动力学模型给出的热导率随温度升高而单调下降的结论,在低于Debye温度的情况下,量子修正模型的计算结果出现了反常现象. 本文研究还发现,石墨烯纳米带的热导率呈现出明显的边缘效应及尺度效应:锯齿型石墨烯纳米带的热导率明显高于扶手椅型石墨烯纳米带;全温段的热导率及热导率在低温段随温度变化的斜率均随宽度的增加而增大. 最后,文章用Boltzmann 声子散射理论对低温段的温度效应及尺度效应进行了阐释,其理论分析结果说明文章所建模型适合在全温段范围内对不同宽度和不同手性的热导率进行精确计算,可为石墨烯纳米带在传热散热领域的应用提供理论计算和分析依据.

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参考文献 (25)

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