石墨烯及其复合材料凭借着优越的导热性能日益成为微纳米尺度散热领域研究的重点。但是石墨烯的导热理论还处于发展中,石墨烯与金属材料的耦合机制目前也需要进一步研究。这些在基本理论方面不足的缺陷限制了石墨烯及其复合材料的优化与应用。论文中使用分子动力学方法对石墨烯及石墨烯-铜薄膜复合材料进行模拟,尝试探究其热导率的影响因素并做一些定性分析从而得到影响的规律。首先是探究真空中石墨烯材料热导率的影响因素,这主要涉及两种方法,即平衡态分子动力学(EMD)以及非平衡态分子动力学(NEMD)。通过使用两种方法对温度、尺寸、层数等因素对石墨烯材料的热导率的影响进行了探索并对结果进行比较。在100K到500K之间,石墨烯模型的热导率与温度呈现负相关,而且从100K到500K,石墨烯的热导率下降了超过45%。这主要是由于温度升高,导致分子运动加剧,从而声子散射增加,热导率降低。其次是石墨烯模型的热导率与材料尺寸呈现正相关。在10nm-800nm之间,热导率随着模型的尺寸的变大而变大。在使用EMD时,长度为738?的石墨烯的热导率是长度为147.6?的石墨烯热导率的1.20倍;而使用NEMD时,这个数值变为2.7。这主要是尺寸的变大引起边界散射效应减弱,声子平均自由程变大,从而导致石墨烯热导率的增加。对于石墨烯层数对热导率的作用,大部分是受到界面散射的作用,引起声子平均自由程减小,热导率随层数的增多而变小。使用EMD方法,两层的石墨烯的热导率是单层石墨烯热导率(k=168.6 W/(m·K))的90.20%左右,而使用NEMD方法,由单层石墨烯变为双层时,热导率急剧减小38.6%。气体环境的加入同样对石墨烯热导率有很大的影响。在大约2个大气压条件下,石墨烯热导率只有73.62W/(m·K),是在真空条件下的(135.6 W/(m·K))的54.29%。这是因为气体分子对石墨烯的碰撞造成了声子的界面散射,从而声子平均自由程减小,导致热导率下降。另外,使用NEMD方法模拟发现,石墨烯热导率会随着气体环境的压力变大而减小。这是因为在不同压力情况下,气体分子对石墨烯的碰撞频率在变化。当高压时,频率加大,导致声子的界面散射加强,声子平均自由程变小,石墨烯热导率下降。使用NEMD方法对石墨烯-铜薄膜复合材料的热导率进行模拟。这次主要是针对温度、尺寸以及铜的层数等因素对复合材料热导率的作用进行探究。结果得出石墨烯-铜薄膜复合材料的热导率随温度的增加先升高后下降。在这里提出石墨烯-铜薄膜复合材料的热导率包含了三部分:k=kp+ke+kc,这三部分对温度的反应敏感度不同,声子热导率k_p随温度升高而下降,电子热导率k_e随温度升高而上升,两种材料耦合热导率k_c的变化不确定,但是三者结合起来导致上述现象的发生。石墨烯-铜薄膜复合材料的热导率随着其尺寸的增加逐渐变大,在模拟尺度范围内,大体上呈现线性增长。而且长度为738?的石墨烯-铜薄膜复合材料的热导率是长度为147.6?的石墨烯-铜薄膜复合材料热导率的1.27倍。这也主要是由于尺寸变大导致声子界面散射变弱的结果。同时,随着石墨烯-铜薄膜复合材料以及纯铜中铜的层数增加,两种材料的热导率都在减少而且铜的热导率始终是小于石墨烯-铜复合材料的热导率的,但是两种材料热导率大小差异逐渐减小。例如,在铜的层数为2层时,石墨烯-铜薄膜复合材料的热导率是铜的热导率的1.32倍,当层数增加到10层时,这个倍数减小到1.17。