發(fā)布時(shí)間：2017-08-02 14:10

  本文關(guān)鍵詞：單層二硫化鉬熱導(dǎo)率的研究

  更多相關(guān)文章： 熱電材料 分子動(dòng)力學(xué) 玻爾茲曼輸運(yùn)方程 二硫化鉬 熱導(dǎo)率

【摘要】：熱電材料是一種非常具有應(yīng)用價(jià)值的能源材料,可以利用熱電材料制造出對(duì)環(huán)境非常友好的熱電發(fā)電機(jī)和熱電制冷裝置。評(píng)判熱電材料性能優(yōu)劣的指標(biāo)是其熱電優(yōu)值ZT,TSZT??2(28),其中,S是材料的塞貝克系數(shù),?是材料的電導(dǎo)率,T是開(kāi)爾文溫度,?是材料的熱導(dǎo)率。在研究和實(shí)際應(yīng)用中,降低材料的熱導(dǎo)率是提升其熱電性能的一個(gè)行之有效的方法。由于傳統(tǒng)的熱電材料的熱電性能仍然不夠理想,人們一直在尋找新型的熱電材料。最近十年,二維結(jié)構(gòu)的納米材料得到了人們的廣泛關(guān)注,特別是石墨烯被成功的從石墨中分離出來(lái)以后,許多其它相似的二維材料也通過(guò)相似的方法制備出來(lái),如氮化硼和單層二硫化鉬。其中,單層二硫化鉬由于具有非常小熱導(dǎo)率(?)和比較大的塞貝克系數(shù)(S),因此,它被認(rèn)為是一種非常具有潛力的熱電材料。為了進(jìn)一步提升單層二硫化鉬的熱電性能,我們探究了不同的條件對(duì)單層二硫化鉬熱導(dǎo)率的影響。通過(guò)求解近弛豫條件下聲子玻爾茲曼輸運(yùn)方程,我們研究了尺寸效應(yīng)和邊界粗糙度對(duì)單層二硫化鉬條帶熱導(dǎo)率的影響,研究結(jié)果表明單層二硫化鉬條帶的熱導(dǎo)率對(duì)尺寸和邊緣粗糙度并不敏感。為了尋找降低單層二硫化鉬的方法,我們通過(guò)運(yùn)用非平衡態(tài)的分子動(dòng)力學(xué)模型,研究了兩種類型的點(diǎn)缺陷對(duì)單層二硫化鉬納米帶熱導(dǎo)率的影響,一種缺陷類型為單硫空位(SV),另一種缺陷類型為氧原子替換硫原子(OS)。研究表明,兩種類型的缺陷都能極大的降低單層二硫化鉬納米帶的熱導(dǎo)率,其中,單硫空位缺陷降低熱導(dǎo)率的效果更為明顯一些。通過(guò)分析單層二硫化鉬的聲子振動(dòng)模式發(fā)現(xiàn),在引入點(diǎn)缺陷以后,其聲子振動(dòng)模式出現(xiàn)了強(qiáng)烈的局域化,這是使得單層二硫化鉬熱導(dǎo)率得到了明顯抑制的關(guān)鍵原因。進(jìn)一步分析表明,由于點(diǎn)缺陷周圍原子力常數(shù)的改變,局域化的聲子模主要分布在點(diǎn)缺陷及其周圍的原子上。我們的研究可以幫助人們理解和運(yùn)用缺陷工程來(lái)降低單層硫化鉬的熱導(dǎo)率。
【關(guān)鍵詞】：熱電材料 分子動(dòng)力學(xué) 玻爾茲曼輸運(yùn)方程 二硫化鉬 熱導(dǎo)率
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 第1章 引言8-14
• 1.1 能源問(wèn)題和熱電材料8-9
• 1.2 熱電材料的性能和提升方法9-11
• 1.3 單層二硫化鉬納米帶研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文研究的目的和內(nèi)容13-14
• 第2章 玻爾茲曼輸運(yùn)方程和經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬方法介紹14-29
• 2.1 玻爾茲曼輸運(yùn)方程簡(jiǎn)介和在熱導(dǎo)率計(jì)算中的應(yīng)用14-19
• 2.1.1 玻爾茲曼方程簡(jiǎn)介14-15
• 2.1.2 玻爾茲曼方程求解晶格熱導(dǎo)率15-19
• 2.2 經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬19-29
• 2.2.1 經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)介20-23
• 2.2.2 經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算熱導(dǎo)率23-25
• 2.2.3 計(jì)算單層二硫化鉬納米帶熱導(dǎo)率方案設(shè)計(jì)25-29
• 第3章 單層二硫化鉬熱導(dǎo)率的計(jì)算結(jié)果及其解釋29-43
• 3.1 玻爾茲曼輸運(yùn)方程方法計(jì)算結(jié)果及解釋29-37
• 3.1.1 尺寸效應(yīng)和邊緣粗糙度對(duì)單層二硫化鉬熱導(dǎo)率的影響29-31
• 3.1.2 玻爾茲曼輸運(yùn)方程計(jì)算結(jié)果的理論分析31-37
• 3.2 經(jīng)典分子動(dòng)力學(xué)模擬方法計(jì)算結(jié)果及解釋37-43
• 3.2.1 點(diǎn)缺陷對(duì)單層二硫化鉬納米帶熱導(dǎo)率的影響37
• 3.2.2 對(duì)計(jì)算結(jié)果的動(dòng)力學(xué)理論分析37-39
• 3.2.3 對(duì)計(jì)算結(jié)果的聲子振動(dòng)模式參與率的分析39-43
• 第4章 總結(jié)和展望43-45
• 4.1 總結(jié)43-44
• 4.2 展望44-45
• 參考文獻(xiàn)45-49
• 致謝49-50
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果50

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本文編號(hào)：609648