石墨烯及其復(fù)合材料憑借著優(yōu)越的導(dǎo)熱性能日益成為微納米尺度散熱領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。但是石墨烯的導(dǎo)熱理論還處于發(fā)展中,石墨烯與金屬材料的耦合機(jī)制目前也需要進(jìn)一步研究。這些在基本理論方面不足的缺陷限制了石墨烯及其復(fù)合材料的優(yōu)化與應(yīng)用。論文中使用分子動力學(xué)方法對石墨烯及石墨烯-銅薄膜復(fù)合材料進(jìn)行模擬,嘗試探究其熱導(dǎo)率的影響因素并做一些定性分析從而得到影響的規(guī)律。首先是探究真空中石墨烯材料熱導(dǎo)率的影響因素,這主要涉及兩種方法,即平衡態(tài)分子動力學(xué)（EMD）以及非平衡態(tài)分子動力學(xué)（NEMD）。通過使用兩種方法對溫度、尺寸、層數(shù)等因素對石墨烯材料的熱導(dǎo)率的影響進(jìn)行了探索并對結(jié)果進(jìn)行比較。在100K到500K之間,石墨烯模型的熱導(dǎo)率與溫度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),而且從100K到500K,石墨烯的熱導(dǎo)率下降了超過45%。這主要是由于溫度升高,導(dǎo)致分子運(yùn)動加劇,從而聲子散射增加,熱導(dǎo)率降低。其次是石墨烯模型的熱導(dǎo)率與材料尺寸呈現(xiàn)正相關(guān)。在10nm-800nm之間,熱導(dǎo)率隨著模型的尺寸的變大而變大。在使用EMD時(shí),長度為738?的石墨烯的熱導(dǎo)率是長度為147.6?的石墨烯熱導(dǎo)率的1.20倍;而使用NEMD時(shí),這個(gè)數(shù)值變?yōu)?.... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 石墨烯材料熱學(xué)性能研究的現(xiàn)狀
    1.3 不同尺度材料熱導(dǎo)率的研究方法
    1.4 本文中的工作挑戰(zhàn)以及主要內(nèi)容
第二章 研究材料熱導(dǎo)率的方法及模型
    2.1 分子動力學(xué)方法
        2.1.1 分子動力學(xué)方法及其分類
        2.1.2 分子動力學(xué)中的一些重要概念
        2.1.3 熱導(dǎo)率的計(jì)算方法分類
    2.2 分子動力學(xué)方法中的物理模型的建立
        2.2.1 分子動力學(xué)中的建模軟件
        2.2.2 單層石墨烯模型
        2.2.3 分子動力學(xué)模擬軟件
第三章 石墨烯熱導(dǎo)率的分子動力學(xué)模擬
    3.1 石墨烯材料熱導(dǎo)率模擬計(jì)算
        3.1.1 平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
        3.1.2 非平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
    3.2 溫度對石墨烯熱導(dǎo)率的影響
        3.2.1 平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
        3.2.2 非平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
    3.3 尺寸對石墨烯熱導(dǎo)率的影響
        3.3.1 平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
        3.3.2 非平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
    3.4 石墨烯層數(shù)對熱導(dǎo)率的影響
        3.4.1 平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
        3.4.2 非平衡態(tài)分子動力學(xué)模擬
    3.5 本章小結(jié)
第四章 氣體環(huán)境中的石墨烯熱導(dǎo)率的分子動力學(xué)模擬
    4.1 模型的建立以及非平衡態(tài)分子動力學(xué)方法模擬
    4.2 壓強(qiáng)對氣體環(huán)境中的石墨烯熱導(dǎo)率的影響
    4.3 本章小結(jié)
第五章 石墨烯復(fù)合材料分子動力學(xué)模擬
    5.1 石墨烯復(fù)合材料建模
    5.2 石墨烯復(fù)合材料熱導(dǎo)率的模擬
    5.3 溫度對石墨烯復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響
    5.4 尺寸對石墨烯復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響
    5.5 銅的層數(shù)對石墨烯復(fù)合材料熱導(dǎo)率的影響
    5.6 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文的工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3512569