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层间sp~3杂化对双层石墨烯纳米带热输运的调制：分子动力学模拟

作　者: 李玲珍
导　师: 张凯旺
学　校: 湘潭大学
专　业: 物理学
关键词: 双层石墨烯纳米带 sp~3杂化热输运分子动力学模拟
分类号: O613.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

石墨烯优异的性能使其在纳米器件，半导体材料，生物传感器，信息存储，太阳能电池和储氢材料等领域具有潜在应用价值。而石墨烯的热性质是影响其纳米电子器件应用的关键因素，研究石墨烯的热输运性质对石墨烯复合纳米材料的应用显得尤为重要。本文采用非平衡分子动力学方法研究了双层石墨烯纳米带层间sp~3杂化对其热输运性质的影响。研究结果主要包括以下几个方面：1.研究了sp~3杂化链与热流方向的夹角对双层石墨烯纳米带热输运性质的影响。结果表明：当夹角为900时，杂化结构处出现明显的温差T，产生了Kapitza界面热阻，而夹角为0°，30°和60°时，杂化结构处没有出现明显的温差。随着夹角的增大，sp~3杂化原子沿热流方向单位长度的杂化浓度越大，sp~3杂化原子在50-60THz间的声子振动模式逐渐减小，当夹角为900时，高频声子振动模式完全消失。2.研究了垂直于热流方向和平行于热流方向的两条sp~3杂化链的间距对双层石墨纳米带热输运性质的影响。研究结果表明，当sp~3杂化链垂直于热流方向时，随着两条链之间距离逐渐增大，双层石墨烯纳米带的Kapitza界面热导降低，当间距大于9时，Kapitza界面热导趋于稳定。当两条sp~3杂化链平行于热流方向，间距大于3时，双层石墨烯纳米带的热导率趋于稳定。3.研究了垂直于热流方向和平行于热流方向两种分布方式下sp~3杂化链条数对双层石墨烯纳米带的热输运性质的影响。研究结果表明，sp~3杂化链垂直于热流方向的双层石墨烯纳米带的Kapitza界面热阻随着链条数的增加而逐渐增加，且呈线性关系。而sp~3杂化链平行于热流方向的双层石墨纳米带的热导率随着链条数的增加却逐渐减小，且相同链条数时锯齿型双层石墨纳米带的热导率要高于扶手型双层石墨纳米带的热导率。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章引言  8-19
  1.1 石墨烯简介  8-14
    1.1.1 石墨烯的发现  8-9
    1.1.2 石墨烯的热学性能  9-14
  1.2 问题的提出和研究方法  14-18
    1.2.1 问题的提出  14-15
    1.2.2 分子动力学基本原理  15-18
  1.3 本文的研究内容与研究目的  18-19
第2章 sp~3杂化分布方式对双层石墨烯热输运的研究  19-25
  2.1 引言  19-20
  2.2 计算模型及理论分析  20-24
  2.3 小结  24-25
第3章 sp~3杂化的浓度对双层石墨烯热输运的研究  25-33
  3.1 引言  25
  3.2 sp~3杂化链条之间的距离对双层石墨烯热导的影响  25-27
  3.3 sp~3杂化链条数对垂直于热流方向的双层石墨烯纳米带热输运的影响  27-29
  3.4 sp~3杂化链条数对平行于热流方向的双层石墨烯纳米带热输运的影响  29-32
  3.5 小结  32-33
第4章总结与展望  33-34
  4.1 总结  33
  4.2 展望  33-34
参考文献  34-40
致谢  40-41
攻读硕士学位期间完成的论文和参与的科研项目  41

层间sp~3杂化对双层石墨烯纳米带热输运的调制：分子动力学模拟

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