碳纳米管Y形分子结的热导率与热整流现象 被引量：11

1

作者 李威 冯妍卉 +1 位作者 唐晶晶 张欣欣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期329-334,共6页

基于碳纳米管Y形分子结的结构重构,通过非平衡分子动力学方法和量子修正,模拟分析了Y形分子结的热导率和热整流现象.研究表明:相对单根完整碳管,Y形分子结在不同温度下导致热导率大约12%—85%的下降;Y结主干向分支方向的导热能力强于分... 基于碳纳米管Y形分子结的结构重构,通过非平衡分子动力学方法和量子修正,模拟分析了Y形分子结的热导率和热整流现象.研究表明:相对单根完整碳管,Y形分子结在不同温度下导致热导率大约12%—85%的下降;Y结主干向分支方向的导热能力强于分支向主干方向的导热能力;Y结降低热导率的作用随着温度的升高逐渐减小;Y结的热整流效果随着温度的上升先减弱后增强. 展开更多

关键词 碳纳米管 热导率 热整流

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体材料热整流模型中的界面热阻效应 被引量：6

2

作者 朱玉鑫 王珏 +2 位作者 罗爽 王军 夏国栋 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期175-183,共9页

基于傅里叶导热定律,两种具有不同热导率温度依赖特性的材料组合而成的复合材料可以实现热整流.但是,此前的研究者大多忽略了复合材料界面处的接触热阻.本文在此热整流模型中引入界面热阻,并分析其对热整流效率的影响.计算结果表明,在... 基于傅里叶导热定律,两种具有不同热导率温度依赖特性的材料组合而成的复合材料可以实现热整流.但是,此前的研究者大多忽略了复合材料界面处的接触热阻.本文在此热整流模型中引入界面热阻,并分析其对热整流效率的影响.计算结果表明,在一定条件下,较小的界面热阻有利于提高热整流效率;但是界面热阻较大时,其阻碍热流的特点起主导作用,会降低热整流效率. 展开更多

关键词 热整流 热导率 界面热阻

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带孔硅纳米薄膜热整流及声子散射特性研究 被引量：4

3

作者 鞠生宏 梁新刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期471-475,共5页

本文基于非平衡的分子动力学模拟方法计算了带有三角形孔的硅纳米薄膜的界面热阻特性,结果表明300—1100K范围内随着热流方向的改变,在含有三角形孔的硅纳米薄膜中存在热整流效应,热整流系数达28%.同时借助于声子波包动力学模拟方法,获... 本文基于非平衡的分子动力学模拟方法计算了带有三角形孔的硅纳米薄膜的界面热阻特性,结果表明300—1100K范围内随着热流方向的改变,在含有三角形孔的硅纳米薄膜中存在热整流效应,热整流系数达28%.同时借助于声子波包动力学模拟方法,获得了不同频率下的纵波声子在三角形孔处的散射特性,结果表明纵波声子在散射过程中产生了横波声子,并且从三角形底部向顶部入射的声子能量透射系数比反向时平均低22%.不对称结构引起的声子透射率的差异是引起热整流效应的主要因素. 展开更多

关键词 热整流 三角形孔 声子散射 界面热阻

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基于热子气模型分析纳米梯形板的热整流机理 被引量：3

4

作者 单小东 王沫然 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1401-1404,共4页

本文基于热质概念和热-流比拟将固体导热问题转化为热子气的流动问题,研究了纳米梯形板导热的热整流现象。采用Monte Carlo数值模拟揭示了梯形微通道内气流的整流比随通道夹角的变化规律,并以此分析了纳米梯形板导热的热整流规律,与文... 本文基于热质概念和热-流比拟将固体导热问题转化为热子气的流动问题,研究了纳米梯形板导热的热整流现象。采用Monte Carlo数值模拟揭示了梯形微通道内气流的整流比随通道夹角的变化规律,并以此分析了纳米梯形板导热的热整流规律,与文献中的分子动力学模拟结果符合较好,从而验证了热子气模型的有效性。通过分析压差驱动力与壁面摩擦阻力随梯形通道夹角的变化关系初步揭示了纳米梯形板热整流效应的机制。 展开更多

关键词 热整流 热子气模型 等效热导率 纳米梯形板剂

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考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理 被引量：3

5

作者 赵建宁 刘冬欢 +1 位作者 魏东 尚新春 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期164-173,共10页

建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界... 建立了考虑变截面、变热导率及界面接触热阻效应的组合热整流结构的温度场及热整流系数的理论模型和有限元解.数值算例证明了本文模型及算法的可靠性,进而通过参数影响研究确定了若干几何及材料参数对结构热整流系数的影响规律,揭示界面接触热阻对热整流效果的影响机理.研究结果表明长度比、截面半径变化率、热导率、边界条件温差和界面接触热阻等因素必须通过优化设计才能得到最大的热整流系数,同时界面接触热阻的引入也为调控热整流系数提供了一条新的途径. 展开更多

关键词 热整流 组合结构 接触热阻

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不同硼掺杂几何形态下石墨烯纳米带热导率与热整流的分子动力学研究 被引量：3

6

作者 黄希 袁莉 史经辉 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1009-1014,共6页

通过非平衡态分子动力学方法,研究了锯齿形石墨烯纳米带中掺杂原子硼的两种不同位置排列(三角形硼掺杂和平行硼掺杂)对热导率和热整流的影响并从理论上分析了其变化的原因.研究表明这两种硼掺杂模型在不同温度下导致石墨烯纳米带热导率... 通过非平衡态分子动力学方法,研究了锯齿形石墨烯纳米带中掺杂原子硼的两种不同位置排列(三角形硼掺杂和平行硼掺杂)对热导率和热整流的影响并从理论上分析了其变化的原因.研究表明这两种硼掺杂模型在不同温度下导致石墨烯纳米带热导率大约54%-63%的下降;同时发现平行硼掺杂结构对热传递的抑制作用强于三角形硼掺杂结构;硼掺杂结构降低热导率的作用随着温度的升高逐渐减小;三角形硼掺杂结构两个方向上的热导率值具有较大差异,这种结构下的热整流随着温度的上升呈现减弱的趋势;而平行硼掺杂结构两个方向上的热导率值近乎相等,热整流现象表现不明显. 展开更多

关键词 石墨烯纳米带 硼掺杂 热导率 热整流 分子动力学

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异质结碳纳米管的热整流效率 被引量：3

7

作者 温家乐 徐志成 +2 位作者 古宇 郑冬琴 钟伟荣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期353-359,共7页

采用非平衡分子动力学方法,通过分别控制异质结碳纳米管管径、手性和平均温度的方式研究了异质结碳纳米管的热整流效应.研究表明,随着异质结碳纳米管两端几何不对称性的增强,其热整流效率会随之上升,而异质结碳纳米管两端的手性的改变... 采用非平衡分子动力学方法,通过分别控制异质结碳纳米管管径、手性和平均温度的方式研究了异质结碳纳米管的热整流效应.研究表明,随着异质结碳纳米管两端几何不对称性的增强,其热整流效率会随之上升,而异质结碳纳米管两端的手性的改变和夹角的大小都会对热整流效率产生一定的影响.热整流效率会随着碳纳米管平均温度的上升而下降.研究异质结碳纳米管热整流效率对于热二极管、碳纳米散热元器件等潜在应用价值有理论指导作用. 展开更多

关键词 碳纳米管 异质结 热整流 传热

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多孔结构体材料热整流效应 被引量：3

8

作者 邵春瑞 李海洋 +1 位作者 王军 夏国栋 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期320-329,共10页

基于傅里叶导热定律,两种具有不同热导率温度依赖特性的材料组合而成的两段式组合材料可以实现热整流效应.本文提出在体材料上均匀布置多孔结构,通过多孔结构孔隙率调整材料的热导率参数,进而强化热整流效应.基于有限元方法和有效介质理... 基于傅里叶导热定律,两种具有不同热导率温度依赖特性的材料组合而成的两段式组合材料可以实现热整流效应.本文提出在体材料上均匀布置多孔结构,通过多孔结构孔隙率调整材料的热导率参数,进而强化热整流效应.基于有限元方法和有效介质理论,计算并分析了温差和孔隙率等参数对体材料热整流系数的影响.计算结果表明,温差较大时,孔隙率对对体材料热整流系数的影响较为明显.在热导率随温度升高而增大的材料中布置多孔结构,一般会降低系统的热整流系数;若在热导率随温度升高而减小的材料中布置多孔结构,则存在一个最佳的孔隙率,相对于无多孔结构的系统,其热整流系数可以提高2-3倍.本文研究结果为体材料热整流系数的调控提供了新的思路. 展开更多

关键词 热整流 热导率 多孔结构 有效介质理论

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变截面纳米线声子输运蒙特卡洛模拟 被引量：2

9

作者 王赞 赵睿杰 陈云飞 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期231-236,共6页

采用蒙特卡洛(MC)方法建立了声子在变截面硅纳米线内的输运模型,以渐扩几何体与渐缩几何体为物理模型,分别研究了在等热量与非等热量输入条件下2种模型的热整流效应和声子的输运特性.模拟结果表明在2种条件下,渐缩模型的热传导性能均高... 采用蒙特卡洛(MC)方法建立了声子在变截面硅纳米线内的输运模型,以渐扩几何体与渐缩几何体为物理模型,分别研究了在等热量与非等热量输入条件下2种模型的热整流效应和声子的输运特性.模拟结果表明在2种条件下,渐缩模型的热传导性能均高于渐扩模型.在非等热量输入的条件下,渐缩模型的热整流效应要大于等热量输入条件下的热整流效应.2种物理模型的主要区别在于体积的分布不同,虽然在纳米尺度下边界散射作用明显,但模拟结果表明边界散射对热传导的影响小于质量分布不同对声子输运的影响. 展开更多

关键词 蒙特卡洛 纳米线 变截面 热整流

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非对称双链分子结构的热整流效应 被引量：2

10

作者 张茂平 钟伟荣 艾保全 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期144-149,共6页

采用非平衡分子动力学方法,研究由Frenkel-Kontorova模型构建的非对称双链分子结构体系,并考察了温度、链内耦合强度、链间耦合强度以及系统尺寸对体系的热整流效应的影响.研究表明,低温下非对称双链体系表现出热整流效应;在一定的范围... 采用非平衡分子动力学方法,研究由Frenkel-Kontorova模型构建的非对称双链分子结构体系,并考察了温度、链内耦合强度、链间耦合强度以及系统尺寸对体系的热整流效应的影响.研究表明,低温下非对称双链体系表现出热整流效应;在一定的范围内,链间的耦合和链内的耦合强度越强,体系的热整流效果就越好;随着系统尺寸的增大,热整流效率先减小后增加,最后达到稳定.非对称双链结构的链接粒子的功率谱行为与单链情形相似,其可以用于对热整流效应的解释. 展开更多

关键词 双链分子结构 热整流 FRENKEL-KONTOROVA模型 链间相互作用

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带串联三角形孔的氮化硼纳米带的热整流效应 被引量：1

11

作者 王晴 冯妍卉 张欣欣 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1532-1536,共5页

采用非平衡分子动力学方法,模拟了含有三角形孔的氮化硼纳米带(BNNR)不同方向的热导率和热整流效应;采用声子波包方法,分析了热整流机理;并结合正交试验设计,考察了温度、串联孔数和三角形孔边长的影响。研究结果表明;带孔纳米带的热导... 采用非平衡分子动力学方法,模拟了含有三角形孔的氮化硼纳米带(BNNR)不同方向的热导率和热整流效应;采用声子波包方法,分析了热整流机理;并结合正交试验设计,考察了温度、串联孔数和三角形孔边长的影响。研究结果表明;带孔纳米带的热导率低于完整纳米带;氮化硼纳米带从三角形孔的顶角到底边的导热能力强于相反方向的,三角形结构所造成的声子透射率差异是产生整流效应的主要原因;随着孔数的增多,热整流效应增强,但由于多孔界面间相互反射的影响,其增强趋势逐渐减缓;随着孔边长的增大,界面散射影响增加,热整流效应明显增强;孔边长因素比孔数对热整流效应的影响更大。 展开更多

关键词 氮化硼纳米带 热整流 声子波包 热导率

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石墨烯纳米带导热的分子动力学模拟 被引量：1

12

作者 吴霜 王继芬 +1 位作者 王绪哲 谢华清 《上海第二工业大学学报》 2019年第4期269-274,共6页

利用MEDEA软件建立并优化了单层石墨烯模型,采用非平衡分子动力学方法对单层石墨烯热导率进行了计算。研究了几何尺寸、温度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)和锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)导热系数的影响。模拟结果表明在相同温度下AGNRs的... 利用MEDEA软件建立并优化了单层石墨烯模型,采用非平衡分子动力学方法对单层石墨烯热导率进行了计算。研究了几何尺寸、温度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)和锯齿型石墨烯纳米带(ZGNRs)导热系数的影响。模拟结果表明在相同温度下AGNRs的导热系数高于ZGNRs,GNRs导热系数随着纳米带宽度和长度的增加而增大,且增长近似于线性增加。模拟结果还表明形状对纳米带的热导率有影响,三角形GNRs存在热整流效应且热导率随温度的升高而降低。 展开更多

关键词 石墨烯 分子动力学模拟 热导率 热整流

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固液界面中热整流效应及其翻转 被引量：1

13

作者 李海洋 李凡 +1 位作者 王军 夏国栋 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2813-2817,共5页

本文基于非平衡分子动力学模拟方法,研究了固液界面体系中的热整流特性。基于固液界面对流体分子吸附效应随温度的变化特性,提出了一种固液界面热整流模型,实现了热整流现象,并模拟研究了固液界面结合强度对热整流效应的影响。结果表明... 本文基于非平衡分子动力学模拟方法,研究了固液界面体系中的热整流特性。基于固液界面对流体分子吸附效应随温度的变化特性,提出了一种固液界面热整流模型,实现了热整流现象,并模拟研究了固液界面结合强度对热整流效应的影响。结果表明,固液界面结合强度较小时,液体向固体方向的热流较大,而固液界面结合强度较大时,固体向液体方向的热流较大,因而可以实现热整流效应的翻转。 展开更多

关键词 分子动力学 固液结合强度 热整流

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非对称弹道四终端纳米结构中的热整流性质研究

14

作者 冯卉 杨平 +2 位作者 郭玮 朱思宇 张文星 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2016年第1期113-119,共7页

对非对称弹道四终端纳米结构中的热整流性质进行了研究。研究结果发现,导致该结构出现热整流现象的两个必要因素是能量输入端与能量输出端应具有不等的横向声子模密度;除了与输入端和输出端连接的热源以外,还需有与该结构连接的其他附... 对非对称弹道四终端纳米结构中的热整流性质进行了研究。研究结果发现,导致该结构出现热整流现象的两个必要因素是能量输入端与能量输出端应具有不等的横向声子模密度;除了与输入端和输出端连接的热源以外,还需有与该结构连接的其他附加热源的存在;只有这两个因素共同作用才能产生热整流行为,任何一个因素都不能单独引发弹道系统的热整流现象。 展开更多

关键词 热整流 非对称 弹道 四终端纳米结构 声子模密度

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棋盘状纳米结构界面体系中的热整流效应

15

作者 李凡 罗爽 +1 位作者 王军 夏国栋 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期684-689,共6页

本文采用非平衡态分子动力学模拟方法,研究了一端为平壁另一端为棋盘状纳米结构的两相界面系统中的热整流效应。模拟结果表明:棋盘状纳米结构界面处于高温而平壁表面处于低温时,系统的热流量较相反方向的热流量大,从而形成了热整流效应... 本文采用非平衡态分子动力学模拟方法,研究了一端为平壁另一端为棋盘状纳米结构的两相界面系统中的热整流效应。模拟结果表明:棋盘状纳米结构界面处于高温而平壁表面处于低温时,系统的热流量较相反方向的热流量大,从而形成了热整流效应;高温热源温度逐渐增加时,系统的热整流效率存在一个极大值;给定热源温度,系统中的流体分子数密度也会对其热整流效率产生一定的影响,在流体分子数密度较小时,系统的热整流效率较高但导热性能较低。 展开更多

关键词 棋盘状纳米结构 热整流 分子动力学模拟

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变厚度比组合材料的热整流特性

16

作者 汤宇轩 李凡 +3 位作者 王淼 王中元 王军 夏国栋 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2018年第11期1244-1249,共6页

对于由2种不同材料叠加所组成的两段式组合材料而言,若二者的热导率温度依赖特性不同或差异较大,则可以实现热整流效应。研究基于傅里叶导热定律,在此模型中通过改变2段材料的厚度比,实现对热整流效率的优化,最佳的热整流效率可达50以... 对于由2种不同材料叠加所组成的两段式组合材料而言,若二者的热导率温度依赖特性不同或差异较大,则可以实现热整流效应。研究基于傅里叶导热定律,在此模型中通过改变2段材料的厚度比,实现对热整流效率的优化,最佳的热整流效率可达50以上。对于实际的组合材料来说,2种材料之间的界面热阻难以避免。因此,研究进一步分析了界面热阻对热整流过程的影响,结果表明弱界面热阻可以进一步提高系统的热整流效率。 展开更多

关键词 工程热物理 热整流 热导率 界面热阻 材料厚度

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固-液界面热整流现象的气体运动论分析

17

作者 李凡 李海洋 +2 位作者 张新欣 王军 夏国栋 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1012-1017,共6页

本文采用非平衡态分子动力学模拟方法,研究了固-液界面体系中的热整流现象。系统的两端为固体,而流体处于中间夹层,两端固-液界面的势能参数不同。模拟计算结果表明,此系统实现热整流的原因是左右两端固体壁面对流体分子吸附特性的不对... 本文采用非平衡态分子动力学模拟方法,研究了固-液界面体系中的热整流现象。系统的两端为固体,而流体处于中间夹层,两端固-液界面的势能参数不同。模拟计算结果表明,此系统实现热整流的原因是左右两端固体壁面对流体分子吸附特性的不对称性。基于气体运动论的分析表明,高低温固体壁面所吸附流体分子数、温度协调系数和系统压强在正反向传热过程中均存在一定差异,从而形成了热整流效应;并且两端固-液界面差异性越大,热整流现象越明显。 展开更多

关键词 热整流 分子动力学 气体运动论

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热整流效应的消失与翻转现象 被引量：7

18

作者 王军 李京颍 郑志刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期476-481,共6页

研究了热整流器模型当中碰撞效应对其热传导性质,尤其是热整流效应的影响:碰撞会引起声子能带的交叠.在高温区,发现在考虑了粒子间的碰撞之后,声子能带会有明显的重叠,热整流效应会被削弱甚至消失.而在低温区,由于交换热源时,碰撞效应... 研究了热整流器模型当中碰撞效应对其热传导性质,尤其是热整流效应的影响:碰撞会引起声子能带的交叠.在高温区,发现在考虑了粒子间的碰撞之后,声子能带会有明显的重叠,热整流效应会被削弱甚至消失.而在低温区,由于交换热源时,碰撞效应对声子能带交叠的贡献存在差别,因而出现了翻转的热整流效应.结果表明在设计热整流器件时,必须要考虑碰撞效应的影响. 展开更多

关键词 热整流效应 Frenkel—Kontorova模型 热传导

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一维异质结构的瞬态热整流效应

19

作者 赵建宁 魏东 +2 位作者 吕国正 王子成 刘冬欢 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期127-137,共11页

瞬态条件下的热整流有广阔的实际应用背景,本文建立了一维板状复合结构热整流器的瞬态热整流模型,并利用有限元方法研究了不同恒定热阻、不同界面间隙、周期性温度边界条件以及材料和几何参数对瞬态热整流效果的影响规律.研究结果表明,... 瞬态条件下的热整流有广阔的实际应用背景,本文建立了一维板状复合结构热整流器的瞬态热整流模型,并利用有限元方法研究了不同恒定热阻、不同界面间隙、周期性温度边界条件以及材料和几何参数对瞬态热整流效果的影响规律.研究结果表明,界面热阻的存在可以提高系统的瞬态热整流系数,而初始界面间隙的引入让瞬态热整流系数实现了量级的飞跃.通过几何以及材料参数的合理设置有利于优化结构的热整流效果,针对周期性高温边界条件,温差和频率的变化可进一步提升复合结构的热整流系数.本文所提出热整流机制可以指导瞬态下热整流器的优化设计. 展开更多

关键词 瞬态热整流 复合结构 界面热阻 周期性边界条件

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固体界面热整流现象的解析 被引量：3

20

作者 张九如 金燕 《材料科学与工程》 CSCD 北大核心 2002年第3期432-434,共3页

两种不同固体材料相互接触所形成的接触面的热传导与热流的方向有关 ,这种现象称为热整流现象。本文从线性应答理论推导出的固体接触界面的热传导系数计算公式表明 ,热传导系数与温度成正比。分析表明 ,当两种材料热传导系数不同时 ,接... 两种不同固体材料相互接触所形成的接触面的热传导与热流的方向有关 ,这种现象称为热整流现象。本文从线性应答理论推导出的固体接触界面的热传导系数计算公式表明 ,热传导系数与温度成正比。分析表明 ,当两种材料热传导系数不同时 ,接触面产生热整流现象 ,并且能量传导系数越大 。 展开更多

关键词 固体界面 热整流现象 热传导系数 接触界面 线性应管理论 热流

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