本文選題：生物質(zhì)　切入點(diǎn)：石墨烯納米帶　出處：《中南林業(yè)科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著新材料技術(shù)和納米技術(shù)的快速發(fā)展,器件尺度的納米化已成為了一個(gè)不可避免的趨勢(shì)。由于納米器件的尺寸效應(yīng),它們展現(xiàn)了新穎的物理性質(zhì)和非常廣泛的應(yīng)用前景。在低維納米量子結(jié)構(gòu)中,熱導(dǎo)是量子化的,因量子受到限制使得聲子在激發(fā)和輸運(yùn)方面受到了制約,從而導(dǎo)致低維納米材料中其熱導(dǎo)率與體材料相比大大降低。此外,隨著電路中電子元器件逐步小型化、高度集成化,這樣導(dǎo)致高集成化的量子器件群在工作時(shí)其熱功率密度迅速增加,這要求這些量子結(jié)構(gòu)具有較高的熱導(dǎo)率以便加速散熱,避免這些量子器件工作性質(zhì)不穩(wěn)定甚至失效。因此,量子器件中的熱輸運(yùn)性質(zhì)引起廣泛的關(guān)注。本文對(duì)石墨烯納米帶的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)以及制備方法作了簡(jiǎn)要介紹,與以其它材料為原料制備石墨烯相比,以生物質(zhì)為原料制備石墨烯具有原料豐富、成本低及可大規(guī)模批量生產(chǎn)等特點(diǎn),這正好滿(mǎn)足世界各國(guó)對(duì)石墨烯材料需求急劇增加的市場(chǎng);并對(duì)低維納米材料中聲子的輸運(yùn)和熱導(dǎo)特性研究作了評(píng)述;然后簡(jiǎn)述了研究熱輸運(yùn)特性的理論方法和建模方法;最后我們建立了多通道不同粗糙邊界條件的鋸齒形石墨烯納米帶和多彎道鋸齒形石墨烯納米帶計(jì)算模型,利用非平衡格林函數(shù)方法研究了這兩種模型的彈性聲學(xué)聲子熱輸運(yùn)性質(zhì)。研究多通道不同粗糙邊界條件的鋸齒形石墨烯納米帶的結(jié)果表明:隨著溫度的增加,通道數(shù)對(duì)鋸齒形石墨烯納米帶中熱輸運(yùn)有較大的影響,在保持能量輸出通道中的石墨烯總的鏈數(shù)不變時(shí),隨著石墨烯通道數(shù)的增加,能夠降低每個(gè)能量輸出通道的熱導(dǎo)。最靠近能量輸入熱庫(kù)的能量輸出通道其熱導(dǎo)最大,而最遠(yuǎn)的能量輸出通道其熱導(dǎo)最小;位于中間的能量輸出通道其熱導(dǎo)性質(zhì)和與其并列的各輸出通道結(jié)構(gòu)參數(shù)密切相關(guān),雖然其他通道的結(jié)構(gòu)參數(shù)發(fā)生變化,而能量輸出通道中石墨鏈總數(shù)不變,其它通道的結(jié)構(gòu)參數(shù)變化沒(méi)有影響到能量輸入通道和輸出通道的相對(duì)位置,從而這些變化幾乎沒(méi)有影響到通道中的聲子透射幾率。這些結(jié)果表明調(diào)制石墨烯納米帶的結(jié)構(gòu)和帶寬能用來(lái)調(diào)控?zé)釋?dǎo),最近和最遠(yuǎn)的能量輸出通道其熱導(dǎo)性質(zhì)僅僅與各自的能量輸出通道結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。另外,研究結(jié)果表明:與理想邊界結(jié)構(gòu)比較,粗糙邊緣結(jié)構(gòu)能夠有效地調(diào)節(jié)各通道的熱導(dǎo),隨著溫度的增加,高頻短波長(zhǎng)聲子也被激發(fā),這些聲子較易遭受粗糙邊界的散射影響。這種散射影響由于對(duì)各個(gè)輸出通道的聲子透射幾率影響各不相同,從而導(dǎo)致與能量輸入端最近的輸出端以及中間輸出端的熱導(dǎo)明顯降低;而導(dǎo)致與能量輸入端最遠(yuǎn)的輸出端的熱導(dǎo)反而增強(qiáng)。因此,邊界越粗糙,總的熱導(dǎo)也降低越明顯。所以我們的研究發(fā)現(xiàn):多通道石墨鏈數(shù)鏈的熱導(dǎo)性質(zhì)與能量輸出通道數(shù)、每個(gè)通道中石墨鏈數(shù)以及邊緣結(jié)構(gòu)的粗糙程度緊密相關(guān)。通過(guò)研究多彎道鋸齒形石墨烯納米帶的熱輸運(yùn)性質(zhì)發(fā)現(xiàn):石墨烯納米帶的鏈數(shù)和彎道數(shù)的耦合效應(yīng)可以決定其熱輸運(yùn)性質(zhì),在保持總的能量輸出彎道數(shù)不變的條件下,研究并比較了不同石墨烯納米帶的能量輸入鏈數(shù)對(duì)生物質(zhì)石墨納米帶彈性聲學(xué)聲子輸運(yùn)的影響,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)石墨烯納米帶的鏈數(shù)越多,能量輸出通道透射系數(shù)越大。另外,在保持總的能量輸入與輸出鏈數(shù)不變的條件下,研究并比較了一個(gè)彎道,兩個(gè)彎道,三個(gè)彎道對(duì)生物質(zhì)石墨納米帶彈性聲學(xué)聲子輸運(yùn)的影響,結(jié)果表明石墨烯納米帶的彎道數(shù)越多,能量輸出通道透射系數(shù)越小。最后,通過(guò)對(duì)多通道和多彎道石墨烯納米帶聲子熱輸運(yùn)的性質(zhì)的研究對(duì)比發(fā)現(xiàn):由于工業(yè)產(chǎn)品應(yīng)用中有不同的結(jié)構(gòu)需求,如果有多端口輸出散熱或?qū)嵝枨蟮?則需要考慮多通道石墨烯納米帶結(jié)構(gòu);而如果有彎道輸出散熱或?qū)嵋蟮?則需要考慮多彎道石墨烯納米帶結(jié)構(gòu);在實(shí)際應(yīng)用中,多通道石墨烯納米帶則比多彎道石墨烯納米帶使用的更多,這是因?yàn)槎嗤ǖ赖氖┘{米帶的能量輸出端至少有兩個(gè)及其以上,因而選擇性更高,而多彎道石墨烯納米帶由于只有單一能量輸出端,所以選擇性就會(huì)低很多。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TQ127.11;TB383.1
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本文編號(hào)：1564089