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Graphyne纳米带热导率的分子动力学研究

作　者: 龚涛
导　师: 张凯旺
学　校: 湘潭大学
专　业: 物理学
关键词: 石墨炔非平衡分子动力学热导率氢修饰
分类号: O613.71
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

石墨炔，一种碳的同素异形体，是一种新型的二维平面网络结构的全碳分子，具有石墨烯一样的对称性，但有更丰富的碳化学键。研究发现石墨炔纳米带具有一些类似于石墨烯的优良性质，如高载流子迁移率，化学、热稳定性。然而，由于乙炔链的存在，它具有一些不同与石墨烯的性质，如石墨炔具有半导体性质，优良的储锂和氢气的性能等等。这些独特的性质预示着石墨炔在纳米光电器件及能量储存领域有着潜在的应用前景，因此，为了推进石墨炔的应用进程，详细地研究石墨炔纳米带的热性质是必要的。本文采用非平衡分子动力学方法模拟了石墨炔纳米带的热导率，研究结果主要包括以下几个方面：1、采用非平衡分子动力学方法模拟了石墨炔纳米带的热导率与长度、宽度、边缘类型、氢修饰浓度及位置之间的关系。研究发现，石墨炔纳米带的热导率随着纳米带长度的增加而逐渐增大，且与长度有k~L指数关系。随着纳米带宽度的增加，锯齿型和扶手型石墨炔纳米带的热导率逐渐增大，这归因于边缘声子散射的相对减弱。2、通过分析声子态密度和声子参与率解释了石墨炔和石墨烯纳米带热导率之间差异的原因及扶手型和锯齿型石墨炔纳米带热导率不同的内在机制。3、模拟计算了石墨炔纳米带热导率与应变、温度之间的关系。研究发现，随着拉伸应变的增加石墨炔纳米带的热导率逐渐减小，当石墨炔纳米带受到压缩应变时它的热导率也减小。还发现随着温度的逐渐升高，石墨炔纳米带的热导率先增加后减小。4、模拟研究了不同浓度、不同位置氢修饰对石墨炔纳米带热导率的影响。研究发现，石墨炔纳米带的热导率对氢修饰浓度比较敏感，尤其对小浓度的氢修饰特别敏感。随着氢修饰浓度的增大，石墨炔纳米带的热导率逐渐降低，且乙炔链上氢修饰比苯环上氢修饰更大地影响石墨炔纳米带的热导率，会导致更小的热导率，这是因为乙炔链上氢修饰会激发出更多的低频声子。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-20
  1.1 石墨炔结构  10-12
  1.2 石墨炔的性质  12-16
    1.2.1 电学及力学性能  12-15
    1.2.2 热学性能  15-16
  1.3 问题的提出及研究方法  16-18
    1.3.1 问题的提出  16
    1.3.2 研究方法  16-18
  1.4 本文的主要研究内容  18-20
第2章石墨炔纳米带的热导率  20-29
  2.1 结构与模型  21
  2.2 模拟方法  21-22
  2.3 结果与讨论  22-28
  2.4 小结  28-29
第3章氢修饰对石墨炔纳米带热导率的影响  29-35
  3.1 结构与模型  29-30
  3.2 模拟方法  30
  3.3 结果与讨论  30-34
  3.4 小结  34-35
第4章总结与展望  35-37
  4.1 总结  35-36
  4.2 展望  36-37
参考文献  37-42
致谢  42-43
个人简历  43-44
攻读硕士学位期间发表的学术论文  44
  1 完成的论文  44
  2 参与的项目  44

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