碳納米管導(dǎo)熱性能的分子模擬研究.pdf

1、碳納米管是目前世界上已知的最好的導(dǎo)熱材料之一，其熱導(dǎo)率是金剛石的2倍。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，器件的尺寸越做越小，這時(shí)候材料的導(dǎo)熱性能將對(duì)器件的整體性能發(fā)揮以及穩(wěn)定性起決定作用。而納米器件的散熱不能通過(guò)傳統(tǒng)的流體流動(dòng)交換熱量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，需要考慮用固體材料散熱?？梢?，碳納米管是未來(lái)制作散熱材料的最佳選擇，有必要對(duì)碳納米管的熱傳導(dǎo)性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究，為碳納米管器件的實(shí)際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
　　目前，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)很多碳納米管的結(jié)構(gòu)參數(shù)

2、都對(duì)其熱導(dǎo)率，尤其是其軸向熱導(dǎo)率有著顯著的影響。因此，能否利用碳納米管的這種優(yōu)良特性制成可控制的導(dǎo)熱設(shè)備成為一項(xiàng)很有意義的工作。
　　本文主要是基于NEMD方法模擬碳納米管的導(dǎo)熱過(guò)程，通過(guò)交換冷熱原子實(shí)現(xiàn)對(duì)模型施加微擾，加快其平衡過(guò)程。通過(guò)對(duì)不同模型的模擬，合理的調(diào)試了模擬過(guò)程中各個(gè)主要的參數(shù)，使模擬結(jié)果的平滑性、精確度、穩(wěn)定性等都達(dá)到了很好的狀態(tài)。經(jīng)過(guò)研究表明：在模擬過(guò)程中，能量交換頻率對(duì)模擬過(guò)程的可靠性有很大的影響，大量模擬結(jié)

3、果顯示，每10步交換一次能量是較理想的選擇；在模擬過(guò)程中，周期性邊界條件與非周期邊界條件相比會(huì)產(chǎn)生更大的誤差，因此在可能的情況下應(yīng)盡量選擇非周期性邊界條件；在周期性邊界條件下，當(dāng)模型的長(zhǎng)度超過(guò)一定的范圍時(shí)，模型會(huì)發(fā)生彎折，從而產(chǎn)生較大的誤差，因此在這種情況下，模型長(zhǎng)度的選擇應(yīng)有一定的限制。
　　為了研究碳納米管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其軸向熱導(dǎo)率的影響，本文分別就碳納米管的軸向長(zhǎng)度，徑向尺寸以及溫度三方面展開了研究。模擬結(jié)果表明：碳納米管