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考虑界面散射的金属纳米线热导率修正

李静 冯妍卉 张欣欣 黄丛亮 杨穆

考虑界面散射的金属纳米线热导率修正

李静, 冯妍卉, 张欣欣, 黄丛亮, 杨穆
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  • 理论分析了声子和电子输运对Cu, Ag金属纳米线热导率的贡献. 采用镶嵌原子作用势模型描述纳米尺寸下金属原子间的相互作用, 应用平衡分子动力学方法和Green-Kubo函数模拟了金属纳米线的声子热导率; 采用玻尔兹曼输运理论和Wiedemann-Franz定律计算电子热导率; 并通过散射失配模型和Mayadas-Shatzkes模型引入晶界散射的影响. 在此基础上, 考察分析了纳米线尺度和温度的影响. 研究结果表明: Cu, Ag纳米线热导率的变化规律相似; 电子输运对金属纳米线的导热占主导地位, 而声子热导率的贡献也不容忽视; 晶界散射导致热导率减小, 尤其对电子热导率作用显著; 纳米线总热导率随着温度的升高而降低; 随着截面尺寸减小而减小, 但声子热导率所占份额有所增加.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB720404);国家自然科学基金重点项目(批准号:50836001)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:FRF-AS-12-002,FRF-TP-11-001B)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-04
  • 修回日期:  2013-06-05
  • 刊出日期:  2013-09-05

考虑界面散射的金属纳米线热导率修正

  • 1. 北京科技大学机械工程学院, 北京 100083;
  • 2. 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB720404)

    国家自然科学基金重点项目(批准号:50836001)和中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:FRF-AS-12-002,FRF-TP-11-001B)资助的课题.

摘要: 理论分析了声子和电子输运对Cu, Ag金属纳米线热导率的贡献. 采用镶嵌原子作用势模型描述纳米尺寸下金属原子间的相互作用, 应用平衡分子动力学方法和Green-Kubo函数模拟了金属纳米线的声子热导率; 采用玻尔兹曼输运理论和Wiedemann-Franz定律计算电子热导率; 并通过散射失配模型和Mayadas-Shatzkes模型引入晶界散射的影响. 在此基础上, 考察分析了纳米线尺度和温度的影响. 研究结果表明: Cu, Ag纳米线热导率的变化规律相似; 电子输运对金属纳米线的导热占主导地位, 而声子热导率的贡献也不容忽视; 晶界散射导致热导率减小, 尤其对电子热导率作用显著; 纳米线总热导率随着温度的升高而降低; 随着截面尺寸减小而减小, 但声子热导率所占份额有所增加.

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