石墨炔纳米管热导率的分子动力学模拟

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caipeng1999
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
石墨炔纳米管作为碳的同素异形体,有着特殊力学性质和电子结构,石墨炔纳米管为具有一定直接带隙的半导体,其带隙在0.4-1.3eV的能量范围,其杨氏模量约0.4-0.5TPa。石墨炔纳米管有望在能量储存和电子器件等领域获得广泛应用。而石墨炔纳米管作为电子器件的原材料,我们有必要考虑其热学性质。本文采用非平衡分子动力学方法模拟了石墨炔纳米管的热导率,研究结果主要包括:1、采用非平衡分子动力学方法模拟了石墨炔纳米管热导率的尺寸效应。发现石墨炔纳米管的热导率随长度的增加而增大,呈现出k~L的关系,通过与碳纳米管和石墨烯纳米带的热导率进行比较,我们发现石墨炔纳米管有着更低的热导率,值比碳纳米管、石墨烯纳米带的都要低,说明其对长度的依赖性比碳纳米管和石墨烯纳米带都要低;采用非平衡分子动力学方法还模拟了石墨炔纳米管热导率与其直径的关系,发现其热导率随直径增大有小范围的增加,且相同尺寸的扶手型石墨炔纳米管的热导率大于锯齿型石墨炔纳米管的热导率,其热导率具有各向异性。2、通过分析声子态密度,证实石墨炔纳米管的热导率远低于碳纳米管以及石墨烯纳米带的主要原因是由于乙炔链的存在。乙炔链上的碳原子具有较低效的热传输效率,并且它们的声子态密度匹配程度很低,导致低的热导率。3、研究了温度对石墨炔纳米管热导率的影响,模拟结果表明,随着温度的升高,石墨炔纳米管热导率会降低,当温度大于1000K左右时,对热导率的影响将逐渐减弱。4、研究了形变对石墨炔纳米管热导率的影响,模拟结果表明石墨炔纳米管的轴向形变(拉伸或压缩)会导致其热导率降低。5、模拟了不同位置(苯环、乙炔链)的空位缺陷对石墨炔纳米管热导率的影响,模拟结果表明空位缺陷的存在致使石墨炔纳米管热导率有明显的降低。
其他文献
氧化锌(ZnO)材料具有优良的光电、铁电和压电等特性,可以很方便地制备出各种结构、性能优良的薄膜,已经成为最近20年来半导体材料研究的热点。掺杂氧化锌具有原料容易得到、无毒
电离层是大约在50~2000km高度上的一部分含有大量自由电子和离子的等离子体区域,它作为高空大气的一层,能够对在电离层穿越或反射的无线电信号产生显著影响,对电离层状态和变化
波分复用技术(Wavelength-division Multiplexing: WDM)可以大幅度增加光纤通信系统容量并提供多种业务,是目前光纤通信技术发展的主要方向。基于平面光波导(PlanarLightwave Ci
纳米材料因具有许多不同于本体材料的优良性能,有关纳米材料的制备与应用,成为近年来研究的热点。超声波技术是一种制备优异性能纳米材料的有效途径。本论文采用超声波-溶胶-凝胶法制备分散性好、粒度分布均匀、粒度较小的掺杂稀土离子的二氧化钛纳米晶,并将稀土离子和光声光谱技术相结合形成光声探针,用铒离子光声探针研究TiO2凝胶在热处理过程中的结构变化;另外,我们在室温离子液体中利用超声辐照制备了氧化锌纳米材料