最近幾年發(fā)展起來的一個(gè)新興學(xué)科—聲子學(xué)（Phononics）,其旨在探索和分析通過調(diào)節(jié)聲子特定的頻率來控制熱流傳輸?shù)膶W(xué)科,處理和調(diào)控以聲子作為能量和信息載體的信息科學(xué)�，F(xiàn)在聲子學(xué)的研究己經(jīng)初見成果,但是由于聲子并不是一個(gè)真實(shí)存在的基本物理粒子,而是人們?yōu)榱死斫饩Ц裾駝?dòng)而虛擬出來的沒有質(zhì)量、沒有電荷的一個(gè)能量團(tuán),所以其不受重力和電磁力的直接影響,導(dǎo)致給熱流的精確調(diào)控帶來了很大的挑戰(zhàn),因此調(diào)控?zé)崃鞯睦碚摶A(chǔ)和科學(xué)原理還需要進(jìn)一步的深入研究。本文通過非平衡分子動(dòng)力學(xué)的方法研究低維非線性晶格體系的熱流調(diào)控,分析了模型參數(shù)和系統(tǒng)外部條件對于熱整流以及負(fù)微分熱阻性質(zhì)的影響,得到一些普適的、有意義的結(jié)論。另外,考慮到由于目前所設(shè)計(jì)出的聲子熱器件的模型尺寸大都是微納米量級的,體系中的量子效應(yīng)不可忽略,尤其是長時(shí)間的演化之后,量子效應(yīng)對晶格振動(dòng)傳播的熱量會(huì)產(chǎn)生較大的影響,所以研究了在具有量子效應(yīng)的非線性晶格體系的熱輸運(yùn)性質(zhì)。這些研究結(jié)果為提高熱器件效率和設(shè)計(jì)新的熱學(xué)器件提供了一些參考意見,本論文研究成果主要集中在以下幾個(gè)方面:1、研究由Frenkel-Kontorova（FK）和Fermi-Pasta-... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

由兩段不同模型參數(shù)的Frenkel-Kontorova模型組成的二極管的模型，左側(cè)是有著弱的外部余弦勢，右側(cè)是強(qiáng)的余弦勢，中間則是一個(gè)簡諧彈簧

起比兩段ＦＫ模型的更大的匹配或者不匹配度，得到上千倍的正反熱流差。??＇甲甲Ｔ？??圖１．１由兩段不同模型參數(shù)的Ｆｒｅｎｋｅｌ－Ｋｏｎｔｏｒｏｖａ模型組成的二極管的模型，左側(cè)是有??著弱的外部余弦勢，右側(cè)是強(qiáng)的余弦勢，中間則是一個(gè)簡諧彈簧。??＂ｂｉ??圖１．２由Ｆｒｅｎｋｅｌ－Ｋｏｎｔｏｒｏｖａ模型和Ｆｅｒｍｉ－Ｐａｓｔａ－Ｕｌａｍ晶格鏈組成的二極管的模型，左??側(cè)是有著外部余弦格點(diǎn)勢的ＦＫ模型，右側(cè)是ＦＰＵ晶格，中間則是一個(gè)簡諧彈簧。??第二種是質(zhì)量梯度二極管模型。２００６年，美國加州大學(xué)的張之威Ｍ等人利用??碳納米管在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了微觀的固體熱整流器。主要的實(shí)驗(yàn)就是在一個(gè)納米管的??選取了一部分進(jìn)行了重分子（Ｃ９Ｈ１６Ｐｔ）的沉積，這樣就構(gòu)造出了非對稱的結(jié)構(gòu)（如??圖１．３），而且納米管的不同部分的振動(dòng)能譜隨溫度的變化也是不同的，當(dāng)在這個(gè)??系統(tǒng)加上溫差之后，觀察的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)一個(gè)方向的熱導(dǎo)率要大于另一個(gè)方向的熱導(dǎo)??大約３％？７％。雖然這個(gè)整流效果非常小

（Ｄ）、源極（Ｓ）和柵極（Ｇ）。當(dāng)在Ｄ和Ｓ極加上溫差的時(shí)候，流過的漏極和源??極的熱流就會(huì)受到柵極Ｇ的溫度控制。重要的是，晶格管可以放大熱流。其簡單??的原理圖如圖１．４，李保文組在２００６年時(shí)候提出來的基于ＦＫ晶格的模型圖［２２］。??在由兩條ＦＫ晶格耦合而成的模型兩端加上熱浴，左端的溫度為７：，右端的??是凡（＞ｒｓ）。另外在中間的耦合區(qū)，設(shè)置第三個(gè)熱浴，并且令其溫度為７；，??就可以控制熱流Ａ與，且４＝冬＋入。下一步定義熱流的放大因子為ａ，其??可以用來衡量晶體管的效率。??ｄＪｎ??ａ＝Ｔ７￣?（１．１－１）??ｄＪ〇??考慮到Ｓ和Ｄ段的差分熱阻，并帶入到（１）式中??ｒｓ?＝?ｉｄＪｓ／ｄＴ〇ｙｌ＿ｃ〇ｍ??，?（１．１．２）??ｒＤ＝－｛ｄＪＤｌｄＴ〇ｙ；Ｄ＿＿ｃｏｎｓｌ??可以得到??ａ＝?—＾—?（１．１．３）??ｒＳ＋ｒＤ??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]變換熱學(xué)與熱能調(diào)控[J]. 徐象繁,李保文.  光電工程. 2017(01)



本文編號(hào)：3047612