空位缺陷对单层石墨烯导热特性影响的分子动力学摘要
为研究缺陷对单层石墨烯(single-layer graphene,SLG)导热性能的影响,采用非平衡分子动力学(NEMD)方法,建立了不同缺陷类型包括单空位(single-vacancy,SV)和双空位(double-vacancy,DV)缺陷,缺陷浓度为0.1%~0.5%的SLG模型,并通过声子态密度图(PDOS)进行验证。基于此模型,以缺陷浓度和温度等作为变量条件,模拟模型在传热过程中的热导率。将不同缺陷类型的SLG热导率进行对比,结果表明,温度300 K时,随着缺陷浓度的增加热导率呈现急剧下降趋势,缺陷浓度达0.2%后,热导率下降趋势变缓。当SLG模型中DV缺陷浓度为0.3%时,温度从300 K升高到700 K,该模型在700 K时的热导率为144.5 W/(m·K),热导率减小量仅为该模型在300 K时热导率的26.4%。因此表明受DV缺陷调制的SLG的热导率受温度的影响较小。该模拟研究可为微纳米尺度下SLG基器件的热管理应用提供理论参考。
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