随着微电子加工技术的进步,材料逐步走向纳米尺度,从三维块体材料到二维平面材料如石墨烯、石墨炔和黑磷等,再到一维材料碳纳米管,以及零维纳米晶材料量子点等。在研究这些材料的热传输时,发现了与宏观材料非常不一样的输运性质,如反常热导效应、弹道输运性质以及热整流效应。这些现象产生的原因目前尚未明确,是众多研究者关注的热点。同时这些特殊的性质也具有极其丰富的应用,如将高热导率的材料运用于微处理器中可以有效地解决其散热问题,促使微处理器集成度进一步提升。而耐热的低热导率材料可以制成有效地隔热材料,保护长期工作于高温高压环境中的机器部件,延长其使用寿命,或用于建筑材料,有效隔热。热电效应实现了热能与电能的相互转化,有效地利用了能源,可以解决困扰全球的能源危机和环保问题。同时也可以运用热整流效应生产热流方向可控的热器件,使量子计算机成为可能。所以我们希望通过对低维系统中的声子弛豫过程和热输运关系研究,对低维材料的结构与性质有进一步的了解。分子动力学方法是传统的热传导研究方法,而LAMMPS是成熟的分子动力学模拟工具。宏观材料中,热传导遵循Fourier定律,但在低维系统中,热导率与系统尺度有一定的关系,我们称这样的现象为反常热输运。由经验可知材料中主要为非对称相互作用,所以研究非对称相互作用对反常热导的影响是我们的第一部分工作。我们选用经典Fermi-Pasta-Ulam模型,通过调控系数来改变非对称相互作用强度,在Nose-Hoover Chains热库作用下达到平衡,来求得声子寿命随非对称相互作用强度的变化关系。结果表明非对称相互作用强度越强,声子寿命越短,且声子频率向低频方向偏移。除了非对称相互作用对热导率的影响之外,我们发现不同结构的石墨炔的热导率也存在差异。不同于石墨烯,石墨炔中键的种类更丰富,结构更多变,所以我们猜测炔键会影响系统的热导率。我们研究了五种不同结构的石墨炔与石墨烯的热导率,由结果可知随着炔键比例的增长,热导率出现衰减,这意味着我们可以通过调控炔键的比例来实现对热导率的调控,具有重要意义。为了解释这种现象形成的原因,紧接着我们又分析了碳的同素异形体的声子色散关系、群速度分布、振动态密度(VDOS)和通过晶格动力学方法得到的声子模式参与度,以及通过分子动力学计算从模式投影速度的分析中获得声子寿命,进一步分析了与结构有关的影响热传导现象的可能潜在机制。结果表明,随着炔键比例的增长,导致了声子模式局域化,由此提高了声子散射率并降低了声子群速度,因此声子寿命缩短,系统热导率降低。这个发现也为实验设计可调控的热电材料提供了一定的理论依据。