基于分子动力学的石墨炔纳米带空位缺陷的导热特性

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兰生, 李焜, 高新昀. 2017: 基于分子动力学的石墨炔纳米带空位缺陷的导热特性, 物理学报, 66(13): 224-232. doi: 10.7498/aps.66.136801
引用本文: 兰生, 李焜, 高新昀. 2017: 基于分子动力学的石墨炔纳米带空位缺陷的导热特性, 物理学报, 66(13): 224-232. doi: 10.7498/aps.66.136801
Lan Sheng, Li Kun, Gao Xin-Yun. 2017: Based on the molecular dynamics characteristic research of heat conduction of graphyne nanoribbons with vacancy defects, Acta Physica Sinica, 66(13): 224-232. doi: 10.7498/aps.66.136801
Citation: Lan Sheng, Li Kun, Gao Xin-Yun. 2017: Based on the molecular dynamics characteristic research of heat conduction of graphyne nanoribbons with vacancy defects, Acta Physica Sinica, 66(13): 224-232. doi: 10.7498/aps.66.136801

基于分子动力学的石墨炔纳米带空位缺陷的导热特性

Based on the molecular dynamics characteristic research of heat conduction of graphyne nanoribbons with vacancy defects

  • 摘要: 空位缺陷石墨炔比完整石墨炔更贴近实际材料,而空位缺陷的多样性可导致更丰富的导热特性,因此模拟各种空位缺陷对热导率的影响显得尤为重要.采用非平衡分子动力学方法,通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,基于AIREBO(adaptive intermolecular reactive empirical bond order)势函数描述碳-碳原子间的相互作用,模拟了300 K时单层石墨炔纳米带乙炔链上单空位缺陷和双空位缺陷以及苯环上单空位缺陷对其热导率的影响,利用Fourier定律计算热导率.模拟结果表明,对于几十纳米尺度范围内的石墨炔纳米带热导率,1)由于声子的散射集中和声子倒逆过程增强,与完美无缺陷的石墨炔纳米带相比,空位缺陷会导致石墨炔纳米带热导率的下降;2)由于声子态密度匹配程度高低的不同,相比于乙炔链上的空位缺陷,苯环的空位缺陷对石墨炔纳米带热导率影响更大,乙炔链上空位缺陷数量对石墨炔纳米带热导率的影响明显;3)由于尺寸效应问题,随着长度增加,石墨炔纳米带热导率会相应增大.本文的研究可为在一定尺度下进行石墨炔纳米带热导率的调控问题提供参考.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-07-15

基于分子动力学的石墨炔纳米带空位缺陷的导热特性

  • 福州大学电气工程与自动化学院,福州,350108

摘要: 空位缺陷石墨炔比完整石墨炔更贴近实际材料,而空位缺陷的多样性可导致更丰富的导热特性,因此模拟各种空位缺陷对热导率的影响显得尤为重要.采用非平衡分子动力学方法,通过在纳米带长度方向上施加周期性边界条件,基于AIREBO(adaptive intermolecular reactive empirical bond order)势函数描述碳-碳原子间的相互作用,模拟了300 K时单层石墨炔纳米带乙炔链上单空位缺陷和双空位缺陷以及苯环上单空位缺陷对其热导率的影响,利用Fourier定律计算热导率.模拟结果表明,对于几十纳米尺度范围内的石墨炔纳米带热导率,1)由于声子的散射集中和声子倒逆过程增强,与完美无缺陷的石墨炔纳米带相比,空位缺陷会导致石墨炔纳米带热导率的下降;2)由于声子态密度匹配程度高低的不同,相比于乙炔链上的空位缺陷,苯环的空位缺陷对石墨炔纳米带热导率影响更大,乙炔链上空位缺陷数量对石墨炔纳米带热导率的影响明显;3)由于尺寸效应问题,随着长度增加,石墨炔纳米带热导率会相应增大.本文的研究可为在一定尺度下进行石墨炔纳米带热导率的调控问题提供参考.

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