【摘 要】
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近年来,碳纳米材料一直是人们关注的焦点。碳纳米材料在热输运方面占据着独特的位置,因为它们的导热系数跨越了非常大的范围(超过五个数量级)。碳纳米材料各方面出色的表现预示
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近年来,碳纳米材料一直是人们关注的焦点。碳纳米材料在热输运方面占据着独特的位置,因为它们的导热系数跨越了非常大的范围(超过五个数量级)。碳纳米材料各方面出色的表现预示着其在光电器件方面具有广阔的发展前景,为了加快其应用进程,对新型碳纳米材料热输运的研究十分重要。本文采用非平衡分子动力学方法对T4,4,4-graphyne和phagraphene这两种新型碳纳米材料的热输运进行模拟,主要包括以下几个方面:1. 采用非平衡分子动力学的方法模拟了不同长度、宽度以及温度下T4,4,4-graphyne纳米带的热输运。模拟结果显示,T4,4,4-graphyne纳米带的热导率具有十分明显的尺寸效应,其热导率的大小与其长度和宽度密切相关。此外,我们的模拟结果表明,T4,4,4-graphyne纳米带在高温下是动态稳定的,在1500 K的高温下仍然能保持原始构型。2. 研究了边缘硼原子(B)和氮原子(N)修饰对phagraphene的热输运的影响。结果表明,与原始的phagraphene相比较,被B和N修饰过的phagraphene热导率有了明显的提升。通过比较它们的声子态密度图发现,B和N原子的边缘修饰促进了phagraphene高频区(48 Thz)的声子模式,进而使得phagraphene的热导率有所增加。3. 模拟计算了原始phagraphene和被B/N修饰的phagraphene热导率与拉伸应变的关系。研究发现,随着拉伸应变的增加,原始phagraphene的热导率单调下降。而对于被B/N修饰的phagraphene,随着拉伸应变的增加,phagraphene的热导率先增加然后减小。
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