碳納米管導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熱材料之一，其熱導率是金剛石的2倍。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，器件的尺寸越做越小，這時候材料的導熱性能將對器件的整體性能發(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傳統(tǒng)的流體流動交換熱量的方式來實現(xiàn)，因此，需要考慮用固體材料散熱?？梢?，碳納米管是未來制作散熱材料的最佳選擇，有必要對碳納米管的熱傳導性能進行系統(tǒng)的研究，為碳納米管器件的實際應用奠定理論基礎。
　　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、都對其熱導率，尤其是其軸向熱導率有著顯著的影響。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熱設備成為一項很有意義的工作。
　　本文主要是基于NEMD方法模擬碳納米管的導熱過程，通過交換冷熱原子實現(xiàn)對模型施加微擾，加快其平衡過程。通過對不同模型的模擬，合理的調(diào)試了模擬過程中各個主要的參數(shù)，使模擬結(jié)果的平滑性、精確度、穩(wěn)定性等都達到了很好的狀態(tài)。經(jīng)過研究表明：在模擬過程中，能量交換頻率對模擬過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；在模擬過程中，周期性邊界條件與非周期邊界條件相比會產(chǎn)生更大的誤差，因此在可能的情況下應盡量選擇非周期性邊界條件；在周期性邊界條件下，當模型的長度超過一定的范圍時，模型會發(fā)生彎折，從而產(chǎn)生較大的誤差，因此在這種情況下，模型長度的選擇應有一定的限制。
　　為了研究碳納米管的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對其軸向熱導率的影響，本文分別就碳納米管的軸向長度，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