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碳纳米管中点缺陷对热导率影响的正交试验模拟分析

李威 冯妍卉 陈阳 张欣欣

碳纳米管中点缺陷对热导率影响的正交试验模拟分析

李威, 冯妍卉, 陈阳, 张欣欣
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  • 在碳纳米管的制备过程中, 各种点缺陷不可避免地存在于其晶格结构中, 对于碳管的热输运性质造成不可忽视的影响. 使用非平衡分子动力学方法, 选用反应经验键序势能, 模拟计算含有缺陷的碳纳米管的热导率. 尝试采用正交试验方法设计算例, 不但减少了计算量, 并且利于分析缺陷类型、 管长和管径三种结构因素对缺陷造成的热导率下降影响的主次和趋势. 重点研究了掺杂、 吸附和空位三类点缺陷的影响, 与无缺陷完整碳纳米管进行比较, 开展缺陷效应分析, 并进一步考察了环境温度等因素的影响. 模拟结果表明, 相对完整无缺陷碳管, 含有点缺陷的碳管热导率显着下降; 在有缺陷存在的情况下, 缺陷的类型对碳管热导率的影响最大, 管径次之, 管长影响相对最小; 缺陷类型对热导率影响力从大到小依次为: 空位 掺杂 吸附; 不同环境温度下, 点缺陷对碳管热导率的影响不尽相同.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50876010, 51176011)、 教育部 新世纪优秀人才支持计划(NCET-08-0721)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-11-10
  • 修回日期:  2011-12-05
  • 刊出日期:  2012-07-05

碳纳米管中点缺陷对热导率影响的正交试验模拟分析

  • 1. 北京科技大学 热能与动力工程系, 北京 100083
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 50876010, 51176011)、 教育部 新世纪优秀人才支持计划(NCET-08-0721)资助的课题.

摘要: 在碳纳米管的制备过程中, 各种点缺陷不可避免地存在于其晶格结构中, 对于碳管的热输运性质造成不可忽视的影响. 使用非平衡分子动力学方法, 选用反应经验键序势能, 模拟计算含有缺陷的碳纳米管的热导率. 尝试采用正交试验方法设计算例, 不但减少了计算量, 并且利于分析缺陷类型、 管长和管径三种结构因素对缺陷造成的热导率下降影响的主次和趋势. 重点研究了掺杂、 吸附和空位三类点缺陷的影响, 与无缺陷完整碳纳米管进行比较, 开展缺陷效应分析, 并进一步考察了环境温度等因素的影响. 模拟结果表明, 相对完整无缺陷碳管, 含有点缺陷的碳管热导率显着下降; 在有缺陷存在的情况下, 缺陷的类型对碳管热导率的影响最大, 管径次之, 管长影响相对最小; 缺陷类型对热导率影响力从大到小依次为: 空位 掺杂 吸附; 不同环境温度下, 点缺陷对碳管热导率的影响不尽相同.

English Abstract

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