搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

碳纳米管Y形分子结的热导率与热整流现象

李威 冯妍卉 唐晶晶 张欣欣

引用本文:
Citation:

碳纳米管Y形分子结的热导率与热整流现象

李威, 冯妍卉, 唐晶晶, 张欣欣

Thermal conductivity and thermal rectification of carbon nanotube Y junctions

Li Wei, Feng Yan-Hui, Tang Jin-Jin, Zhang Xin-Xin
PDF
导出引用
  • 基于碳纳米管Y形分子结的结构重构, 通过非平衡分子动力学方法和量子修正, 模拟分析了Y形分子结的热导率和热整流现象. 研究表明: 相对单根完整碳管, Y形分子结在不同温度下导致热导率大约12%–85%的下降; Y结主干向分支方向的导热能力强于分支向主干方向的导热能力; Y结降低热导率的作用随着温度的升高逐渐减小; Y结的热整流效果随着温度的上升先减弱后增强.
    The thermal conductivity of carbon nanotube (CNT) Y junctions and the thermal rectification behavior in the Y junctions have been investigated by means of classical non-equilibrium molecular dynamics simulation with quantum effects considered. The results indicate that the thermal conductivity of a CNT Y junction is about 12%–85% lower than a (10,10) pristine CNT. The thermal conductivity of the Y junction in the positive direction, when the heat flux is directed from the stem to branches, is always higher than that of the reverse direction, i.e. from branches to the stem. The decline of the thermal conductivity due to the existence of Y junctions decreases with increasing temperature. The thermal rectification coefficient of the Y junction first decreases and then increases with the increase of temperature.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 50876010, 51176011)和国家重点基础研究发展计划(973计划) (批准号: 2012CB720404)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50876010, 51176011), and the National Basic Research Program of China (973 Program) (Grant No. 2012CB720404).
    [1]

    Biro L P, Horváth Z E, Márk G I, Osváth Z, Koós A A, Benito A M, Maser W, Lambin P 2004 Diamond and related materials 13 2

    [2]

    Li J, Papadopoulos C, Xu J 1999 Nature 402 6759

    [3]

    Satishkumar B C, Thomas P J, Govindaraj A, Rao C 2000 Appl. Phys. Lett. 77 16

    [4]

    Andriotis A N, Menon M, Srivastava D, Chernozatonskii L 2001 Phys. Rev. Lett. 87 6

    [5]

    Andriotis A N, Menon M, Srivastava D, Chernozatonskii L 2002 Phys. Rev. B 65 16

    [6]

    Noya E G, Srivastava D, Menon M 2009 Phys. Rev. B 79 11

    [7]

    Wang L, Li B 2007 Phys. Rev. Lett. 99 17

    [8]

    Starr C 1936 Physics 7 1

    [9]

    Chien S K, Yang Y T, Chen C K 2010 Phys. Lett. A 374 48

    [10]

    Vallabhaneni A K, Hu J, Chen Y P, Ruan X 2011 Proceedings of the ASME/JSME 2011 8th Thermal Engineering Joint Conference Hawaii, USA, March 13-17, 2011

    [11]

    Wu G, Li B 2007 Phys. Rev. B 76 8

    [12]

    Bui K, Nguyen H, Cousin C, Striolo A, Papavassiliou D V 2012 The Journal of Physical Chemistry C 116 7

    [13]

    Roberts N A, Walker D G 2011 International Journal of Thermal Sciences 133

    [14]

    Crespi V H 1998 Phys. Rev. B 58 12

    [15]

    Hone J, Whitney M, Piskoti C, Zettl A 1999 Phys. Rev. B 59 4

    [16]

    Berber S, Kwon Y K, Tománek D 2000 Phys. Rev. Lett. 84 20

    [17]

    Che J, Cagin T, William Iii A G 2000 Nanotechnology 11 65

    [18]

    Brenner D W 1990 Phys. Rev. B 42 15

    [19]

    Lukes J R, Zhong H 2007 Journal of heat transfer 129 705

    [20]

    Ren C, Xu Z, Zhang W, Li Y, Zhu Z, Huai P 2010 Phys. Lett. A 374 17

    [21]

    Yang H S, Bai G R, Thompson L J, Eastman J A 2002 Acta Materialia 50 9

    [22]

    Kondo N, Yamamoto T, Watanabe K 2006 E-Journal of Surface Science and Nanotechnology 4

    [23]

    Li W, Feng Y H, Zhang X X, Chen Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 136102 (in Chinese) [李威, 冯妍卉, 张欣欣, 陈阳 2012 物理学报 54 136102]

  • [1]

    Biro L P, Horváth Z E, Márk G I, Osváth Z, Koós A A, Benito A M, Maser W, Lambin P 2004 Diamond and related materials 13 2

    [2]

    Li J, Papadopoulos C, Xu J 1999 Nature 402 6759

    [3]

    Satishkumar B C, Thomas P J, Govindaraj A, Rao C 2000 Appl. Phys. Lett. 77 16

    [4]

    Andriotis A N, Menon M, Srivastava D, Chernozatonskii L 2001 Phys. Rev. Lett. 87 6

    [5]

    Andriotis A N, Menon M, Srivastava D, Chernozatonskii L 2002 Phys. Rev. B 65 16

    [6]

    Noya E G, Srivastava D, Menon M 2009 Phys. Rev. B 79 11

    [7]

    Wang L, Li B 2007 Phys. Rev. Lett. 99 17

    [8]

    Starr C 1936 Physics 7 1

    [9]

    Chien S K, Yang Y T, Chen C K 2010 Phys. Lett. A 374 48

    [10]

    Vallabhaneni A K, Hu J, Chen Y P, Ruan X 2011 Proceedings of the ASME/JSME 2011 8th Thermal Engineering Joint Conference Hawaii, USA, March 13-17, 2011

    [11]

    Wu G, Li B 2007 Phys. Rev. B 76 8

    [12]

    Bui K, Nguyen H, Cousin C, Striolo A, Papavassiliou D V 2012 The Journal of Physical Chemistry C 116 7

    [13]

    Roberts N A, Walker D G 2011 International Journal of Thermal Sciences 133

    [14]

    Crespi V H 1998 Phys. Rev. B 58 12

    [15]

    Hone J, Whitney M, Piskoti C, Zettl A 1999 Phys. Rev. B 59 4

    [16]

    Berber S, Kwon Y K, Tománek D 2000 Phys. Rev. Lett. 84 20

    [17]

    Che J, Cagin T, William Iii A G 2000 Nanotechnology 11 65

    [18]

    Brenner D W 1990 Phys. Rev. B 42 15

    [19]

    Lukes J R, Zhong H 2007 Journal of heat transfer 129 705

    [20]

    Ren C, Xu Z, Zhang W, Li Y, Zhu Z, Huai P 2010 Phys. Lett. A 374 17

    [21]

    Yang H S, Bai G R, Thompson L J, Eastman J A 2002 Acta Materialia 50 9

    [22]

    Kondo N, Yamamoto T, Watanabe K 2006 E-Journal of Surface Science and Nanotechnology 4

    [23]

    Li W, Feng Y H, Zhang X X, Chen Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 136102 (in Chinese) [李威, 冯妍卉, 张欣欣, 陈阳 2012 物理学报 54 136102]

  • [1] 李耀隆, 李哲, 李松远, 张任良. 层间共价键和拉伸应变对双层石墨烯纳米带热导率的调控. 物理学报, 2023, 72(24): 243101. doi: 10.7498/aps.72.20231230
    [2] 秦成龙, 罗祥燕, 谢泉, 吴乔丹. 碳纳米管和碳化硅纳米管热导率的分子动力学研究. 物理学报, 2022, 71(3): 030202. doi: 10.7498/aps.71.20210969
    [3] 邵春瑞, 李海洋, 王军, 夏国栋. 多孔结构体材料热整流效应. 物理学报, 2021, 70(23): 236501. doi: 10.7498/aps.70.20211285
    [4] 贺慧芳, 陈志权. 用正电子湮没研究纳米碲化铋的缺陷及其对热导率的影响. 物理学报, 2015, 64(20): 207804. doi: 10.7498/aps.64.207804
    [5] 温家乐, 徐志成, 古宇, 郑冬琴, 钟伟荣. 异质结碳纳米管的热整流效率. 物理学报, 2015, 64(21): 216501. doi: 10.7498/aps.64.216501
    [6] 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. 物理学报, 2014, 63(23): 236601. doi: 10.7498/aps.63.236601
    [7] 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. 物理学报, 2014, 63(7): 076501. doi: 10.7498/aps.63.076501
    [8] 李屹同, 沈谅平, 王浩, 汪汉斌. 水基ZnO纳米流体电导和热导性能研究 . 物理学报, 2013, 62(12): 124401. doi: 10.7498/aps.62.124401
    [9] 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. 物理学报, 2013, 62(18): 186501. doi: 10.7498/aps.62.186501
    [10] 黄丛亮, 冯妍卉, 张欣欣, 李静, 王戈, 侴爱辉. 金属纳米颗粒的热导率. 物理学报, 2013, 62(2): 026501. doi: 10.7498/aps.62.026501
    [11] 唐晶晶, 冯妍卉, 李威, 崔柳, 张欣欣. 碳纳米管电缆式复合材料的热导率. 物理学报, 2013, 62(22): 226102. doi: 10.7498/aps.62.226102
    [12] 鞠生宏, 梁新刚. 带孔硅纳米薄膜热整流及声子散射特性研究. 物理学报, 2013, 62(2): 026101. doi: 10.7498/aps.62.026101
    [13] 杨平, 王晓亮, 李培, 王欢, 张立强, 谢方伟. 氮掺杂和空位对石墨烯纳米带热导率影响的分子动力学模拟. 物理学报, 2012, 61(7): 076501. doi: 10.7498/aps.61.076501
    [14] 曹炳阳, 董若宇, 孔杰, 陈恒, 徐雁, 容启亮, 蔡岸. 纳米孔模板浸润法制备聚乙烯纳米线阵列的热导率的实验研究. 物理学报, 2012, 61(4): 046501. doi: 10.7498/aps.61.046501
    [15] 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. 物理学报, 2012, 61(13): 136102. doi: 10.7498/aps.61.136102
    [16] 张茂平, 钟伟荣, 艾保全. 非对称双链分子结构的热整流效应. 物理学报, 2011, 60(6): 060511. doi: 10.7498/aps.60.060511
    [17] 杨平, 吴勇胜, 许海锋, 许鲜欣, 张立强, 李培. TiO2/ZnO纳米薄膜界面热导率的分子动力学模拟. 物理学报, 2011, 60(6): 066601. doi: 10.7498/aps.60.066601
    [18] 王建立, 熊国平, 顾明, 张兴, 梁吉. 多壁碳纳米管/聚丙烯复合材料热导率研究. 物理学报, 2009, 58(7): 4536-4541. doi: 10.7498/aps.58.4536
    [19] 侯泉文, 曹炳阳, 过增元. 碳纳米管的热导率:从弹道到扩散输运. 物理学报, 2009, 58(11): 7809-7814. doi: 10.7498/aps.58.7809
    [20] 保文星, 朱长纯. 碳纳米管热传导的分子动力学模拟研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3552-3557. doi: 10.7498/aps.55.3552
计量
  • 文章访问数:  6275
  • PDF下载量:  791
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-13
  • 修回日期:  2012-12-06
  • 刊出日期:  2013-04-05

/

返回文章
返回