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分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究

张程宾 程启坤 陈永平

分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究

张程宾, 程启坤, 陈永平
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  • 提出了一基于Sierpinski分形结构的Si/Ge纳米复合材料结构, 以调控纳米复合材料的热导率. 采用非平衡分子动力学方法模拟研究了分形结构Si/Ge纳米复合材料的导热性能, 给出了硅原子百分比、轴向长度以及截面尺寸对分形结构纳米复合材料热导率的影响规律, 并与传统矩形结构进行了对比. 研究结果表明, 分形结构纳米复合材料增强了Si/Ge界面散射作用, 使得热导率低于传统矩形结构, 这为提高材料的热电效率提供了有效途径. Si原子百分比、截面尺寸、轴向长度皆对分形结构纳米复合材料热导率存在着重要影响. 纳米复合材料热导率随着Si原子百分比的增加呈先减小后增加的趋势, 随轴向长度的增加则呈单调增大趋势.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11190015)和江苏省自然科学基金(批准号:BK20130621)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-05
  • 修回日期:  2014-07-08
  • 刊出日期:  2014-12-05

分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究

  • 1. 东南大学能源与环境学院, 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室, 南京 210096
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11190015)和江苏省自然科学基金(批准号:BK20130621)资助的课题.

摘要: 提出了一基于Sierpinski分形结构的Si/Ge纳米复合材料结构, 以调控纳米复合材料的热导率. 采用非平衡分子动力学方法模拟研究了分形结构Si/Ge纳米复合材料的导热性能, 给出了硅原子百分比、轴向长度以及截面尺寸对分形结构纳米复合材料热导率的影响规律, 并与传统矩形结构进行了对比. 研究结果表明, 分形结构纳米复合材料增强了Si/Ge界面散射作用, 使得热导率低于传统矩形结构, 这为提高材料的热电效率提供了有效途径. Si原子百分比、截面尺寸、轴向长度皆对分形结构纳米复合材料热导率存在着重要影响. 纳米复合材料热导率随着Si原子百分比的增加呈先减小后增加的趋势, 随轴向长度的增加则呈单调增大趋势.

English Abstract

参考文献 (26)

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