石墨烯熱特性的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、隨著石墨烯技術(shù)的發(fā)展，石墨烯的各項性能得到越來越多的關(guān)注，熱物性是其中一個非常重要的特性。雖然常規(guī)材料的熱物性測量技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，但是由于石墨烯特殊的二維結(jié)構(gòu)，使得石墨烯的熱物性測量變得非常困難。分子動力學(xué)的方法能很好地模擬計算物質(zhì)的熱特性，比如熱導(dǎo)率、熱整流、界面熱阻等?；诖耍疚睦梅肿觿恿W(xué)的方法開展了石墨熱物性的研究。
　　首先，石墨烯具有非常高的熱導(dǎo)率。但是在應(yīng)用中，當石墨烯的尺寸變得越來越趨向于微納米尺度時，

2、石墨烯的熱導(dǎo)率也會受到很大影響。因此本文研究了尺寸對熱導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明石墨烯納米帶的熱導(dǎo)率隨長度減小而減小，呈現(xiàn)出指數(shù)衰減的規(guī)律，并且不同手性的石墨烯納米帶的衰減速率也不一樣。另外，體系的熱流密度也會對石墨烯納米帶的熱導(dǎo)率有較大影響。目前大多數(shù)關(guān)于石墨烯和碳納米管熱傳輸?shù)难芯慷际窃诘蜔崃髅芏认逻M行的，這是由于傅里葉導(dǎo)熱定律的收斂性所決定的。而本文針對高熱流對熱導(dǎo)率的影響做了詳細的計算。結(jié)果表明異常波動能量運輸是低維材料的一個特有屬性

3、。
　　其次，由于石墨烯非常高的熱導(dǎo)率，使得石墨烯導(dǎo)熱性能對結(jié)構(gòu)變得敏感，從而使熱整流材料的實現(xiàn)成為可能。這種類似于電整流特性的現(xiàn)象，一直在熱傳輸中很難觀察和測量。本文通過建立非對稱石墨烯結(jié)構(gòu)，對熱整流特性做了詳細的計算。計算結(jié)果表明熱流從寬的方向流向窄的地方具有優(yōu)先選擇的特性。
　　最后，目前石墨烯的操作大多數(shù)都是在襯底上進行的。石墨烯在襯底上能否保持良好的導(dǎo)熱特性也需要得到研究。因此本文進一步研究了石墨烯在硅襯底和二氧化