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平衡态分子动力学Green-Kubo方法计算氮化硼单层结构热导率的模型尺寸效应研究 被引量：1
1
作者 鲁济豹 杨楠楠 +1 位作者 孙蓉 汪正平 《集成技术》 2018年第2期12-21,共10页
分子动力学模拟可以直接表征体系原子的行为,因此成为研究氮化硼相关材料微观导热机理的重要工具,但目前尚没有关于氮化硼材料模型尺寸对其热传导相关性质影响规律的研究。该文采用平衡态分子动力学并结合Green-Kubo方法,研究了纯净氮... 分子动力学模拟可以直接表征体系原子的行为,因此成为研究氮化硼相关材料微观导热机理的重要工具,但目前尚没有关于氮化硼材料模型尺寸对其热传导相关性质影响规律的研究。该文采用平衡态分子动力学并结合Green-Kubo方法,研究了纯净氮化硼单层结构热导率、声子色散关系以及态密度随模拟尺寸的变化规律,并解释了其内部机理。实验发现,氮化硼单层材料热导率随着模拟尺寸的增大而减小,并在单层面积约4.1 nm×4.1 nm时收敛于(349±22)W/(m·K),此收敛值远小于平衡态分子动力学计算中石墨烯热导率的收敛尺寸(10 nm×10 nm),这说明氮化硼单层中声子之间的散射大于石墨烯。此外,不同于热导率,氮化硼单层结构的声子色散曲线、态密度几乎不受模拟尺寸的影响。该研究结果可为采用平衡态分子动力学研究氮化硼相关材料的微观导热机理提供重要参考。 展开更多
关键词 氮化硼 平衡态分子动力学 Green-Kubo方法 热导率
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平衡态分子动力学 Green-Kubo 方法计算氮化硼单层结构热导率的模型尺寸效应研究 被引量：2
2
作者 陈奕延 李晔 张淑芬 《集成技术》 2018年第2期1-11,共11页
分子动力学模拟可以直接表征体系原子的行为，因此成为研究氮化硼（BN）相关材料微观导热机理的重要工具，但目前尚没有关于氮化硼材料模型尺寸对其热传导相关性质影响规律的研究。该文采用平衡态分子动力学（Equilibrium Molecular Dyn... 分子动力学模拟可以直接表征体系原子的行为，因此成为研究氮化硼（BN）相关材料微观导热机理的重要工具，但目前尚没有关于氮化硼材料模型尺寸对其热传导相关性质影响规律的研究。该文采用平衡态分子动力学（Equilibrium Molecular Dynamics，EMD）并结合 Green-Kubo 方法，研究了纯净氮化硼单层结构热导率、声子色散关系以及态密度随模拟尺寸的变化规律，并解释了其内部机理。实验发现，氮化硼单层材料热导率随着模拟尺寸的增大而减小，并在单层面积约 4.1 nm×4.1 nm 时收敛于（349±22）W/（m？K），此收敛值远小于 EMD 计算中石墨烯热导率的收敛尺寸（10 nm×10 nm），这说明氮化硼单层中声子之间的散射大于石墨烯。此外，不同于热导率，氮化硼单层结构的声子色散曲线、态密度几乎不受模拟尺寸的影响。该研究结果可为采用平衡态分子动力学研究氮化硼相关材料的微观导热机理提供重要参考。 展开更多
关键词 氮化硼 平衡态分子动力学(EMD) Green-Kubo 方法 热导率
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分子动力学模拟纳米尺寸限制体系下氩溶液中I2的振动能量弛豫 被引量：3
3
作者 毛荣荣 吕洋 +2 位作者 周立川 李钦宁 李慎敏 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1451-1458,共8页
利用平衡态分子动力学方法(EMD)模拟了纳米尺寸限制球壳内I2在Ar溶液中的振动能量转移.计算并讨论了I2振动能量弛豫时间T1随球壳半径、溶剂密度的变化规律.通过分子间相互作用分析,在原子、分子水平上,揭示了随着球壳半径的减小,T1呈逐... 利用平衡态分子动力学方法(EMD)模拟了纳米尺寸限制球壳内I2在Ar溶液中的振动能量转移.计算并讨论了I2振动能量弛豫时间T1随球壳半径、溶剂密度的变化规律.通过分子间相互作用分析,在原子、分子水平上,揭示了随着球壳半径的减小,T1呈逐渐增大趋势的原因.结果表明,球壳的几何限制效应和表面作用对受限溶液密度分布的影响较大,从而导致溶质振动弛豫的显著变化.此外,非限制体系模拟显示,非平衡态分子动力学(NEMD)方法可以得到与平衡态分子动力学方法较一致的振动能量弛豫时间T1. 展开更多
关键词 纳米限制溶液 平衡态分子动力学 振动能量弛豫时间 径向密度分布 非平衡态分子动力学
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氮化硼纳米管热输运性能的分子动力学模拟 被引量：3
4
作者 高宇飞 孟庆元 +2 位作者 张璐 刘甲秋 荆宇航 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1077-1084,共8页
采用基于声子散射理论的Boltzmann-Peierls声子传输方程(BTE)和非平衡态分子动力学模拟(NEMD)方法研究了氮化硼纳米管(BNNT)的热输运性能.分析了BNNT的热力耦合效应,通过BTE与NEMD两种方法相结合,分析了温度和长度对BNNT热输运性能的影... 采用基于声子散射理论的Boltzmann-Peierls声子传输方程(BTE)和非平衡态分子动力学模拟(NEMD)方法研究了氮化硼纳米管(BNNT)的热输运性能.分析了BNNT的热力耦合效应,通过BTE与NEMD两种方法相结合,分析了温度和长度对BNNT热输运性能的影响,并应用量子修正扩大了NEMD的研究范围.结果表明:随着拉伸或压缩应变的增加,BNNT热输运性能均呈降低的趋势.通过计算声子态密度(PDOS)在理论上分析了以上结果,发现在拉伸状态下,声子模式的变化是决定BNNT热输运性能变化的主要因素;在压缩状态下,热导率变化是由于模型发生明显的屈曲变形引起的.在低温段,BNNT的热输运性能受量子效应影响最初有一个线性增加的过程,当温度超过一定值时,其开始显著地降低;当BNNT长度小于120nm时,随着长度的增加,其弹道性能逐渐减弱,但仍主要体现为弹道特征,其热导率(κ)与长度(L)基本满足κ∝Lα这一关系. 展开更多
关键词 氮化硼纳米管 热输运性能 Boltzmann-Peierls声子传输方程 非平衡态分子动力学模拟 声子态密度 量子修正
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几种纳米管导热性的分子动力学模拟 被引量：6
5
作者 田少岗 沈海军 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第2期213-215,245,共4页
采用平衡态分子动力学方法,计算了不同直径的单壁碳、硅、锗、碳化硅、氮化硼纳米管的导热系数,得到了导热系数随温度、直径变化的曲线;进而根据这些曲线,讨论了直径、温度等因素对几种纳米管导热性的影响,以及不同纳米管之间导热系数... 采用平衡态分子动力学方法,计算了不同直径的单壁碳、硅、锗、碳化硅、氮化硼纳米管的导热系数,得到了导热系数随温度、直径变化的曲线;进而根据这些曲线,讨论了直径、温度等因素对几种纳米管导热性的影响,以及不同纳米管之间导热系数的差异。研究结果表明,各单壁纳米管的导热系数均随温度的升高以及直径的增大而降低;在模拟的温度范围(<2200K)内,温度相同时,几种纳米管的导热系数由大到小有如下的排序:碳、氮化硼、硅、锗和碳化硅,其中,锗和碳化硅纳米管的导热性相当。 展开更多
关键词 平衡态分子动力学 导热系数 纳米管
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单晶与纳米多晶锡层裂的分子动力学研究 被引量：1
6
作者 杨鑫 赵晗 +3 位作者 高学军 陈臻林 王放 曾祥国 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期27-44,共18页
低熔点金属的层裂是目前延性金属动态断裂的基础科学问题之一。采用非平衡态分子动力学方法模拟了冲击压力在13.5~61.0 GPa下单晶和纳米多晶锡的经典层裂和微层裂过程。研究结果表明:在加载阶段,冲击速度不影响单晶模型中的波形演化规律... 低熔点金属的层裂是目前延性金属动态断裂的基础科学问题之一。采用非平衡态分子动力学方法模拟了冲击压力在13.5~61.0 GPa下单晶和纳米多晶锡的经典层裂和微层裂过程。研究结果表明:在加载阶段,冲击速度不影响单晶模型中的波形演化规律,但影响纳米多晶模型中的波形演化规律,其中经典层裂中晶界滑移是影响应力波前沿宽度的重要因素;在单晶模型中,经典层裂和微层裂中孔洞成核位置位于高势能处;在纳米多晶模型中,经典层裂中的孔洞多在晶界(含三晶界交界处)处成核,并沿晶定向长大,产生沿晶断裂,而微层裂中孔洞在晶界和晶粒内部成核,导致沿晶断裂、晶内断裂和穿晶断裂;孔洞体积分数呈现指数增长,相同冲击速度下单晶和纳米多晶Sn孔洞体积分数变化规律一致;经典层裂中孔洞体积分数曲线的两个转折点分别表示孔洞成核与长大的过渡和材料从损伤到断裂的灾变性转变。 展开更多
关键词 非平衡态分子动力学 单晶与纳米多晶锡 应力波演化 断裂方式 孔洞体积分数
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锂离子在石墨、MoS_(2)及其复合材料中扩散过程的分子模拟及量子力学研究 被引量：1
7
作者 张少阳 刘宇 刘洪来 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期129-136,共8页
锂离子在电极材料中的传递性能对电池的充放电速率起着至关重要的作用。采用非平衡态分子动力学(NEMD)方法,模拟了充电过程中锂离子在石墨、 MoS_2及其复合材料(G/MoS_(2))中的迁移过程,考察了锂离子的非平衡态扩散时间、平衡态扩散系数... 锂离子在电极材料中的传递性能对电池的充放电速率起着至关重要的作用。采用非平衡态分子动力学(NEMD)方法,模拟了充电过程中锂离子在石墨、 MoS_2及其复合材料(G/MoS_(2))中的迁移过程,考察了锂离子的非平衡态扩散时间、平衡态扩散系数(D)和吸附能,探究了石墨、MoS_(2)层间距及边缘结构对锂离子扩散的影响。计算结果表明:锂离子的传递扩散系数与其自扩散系数间有5~7个数量级的差别;锂离子在石墨、MoS_(2)中迁移的最佳层间距分别为0.42、0.75 nm;石墨边缘结构对锂离子迁移的促进效果依次为:C-OH>C-F>C=O>C-H。G/MoS_2复合材料的分析结果表明:材料复合的均匀度越高,越有利于锂离子的扩散。 展开更多
关键词 非平衡态分子动力学模拟 锂离子电池 扩散 G/MoS_(2)复合材料
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基于粗粒化水分子模型的Cu-H_2O纳米流体黏度模拟 被引量：5
8
作者 何昱辰 刘向军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期871-878,共8页
分子动力学模拟是研究纳米流体的黏度特性的重要手段,但计算量庞大.文章通过对基液水分子粗粒化,使得计算量大幅度减小,且计算精度与全原子模拟相当.基于平衡态分子动力学,模拟研究了Cu-H2O纳米体系的微观运动特性,通过格林-库博(Green-... 分子动力学模拟是研究纳米流体的黏度特性的重要手段,但计算量庞大.文章通过对基液水分子粗粒化,使得计算量大幅度减小,且计算精度与全原子模拟相当.基于平衡态分子动力学,模拟研究了Cu-H2O纳米体系的微观运动特性,通过格林-库博(Green--Kubo)公式对Cu-H2O纳米流体的黏度进行了模拟计算,并考察了温度、体积分数、粒径和颗粒形状对于Cu-H2O纳米流体黏度的影响,对已有的悬浮液黏度经验公式进行了修正. 展开更多
关键词 纳米流体 黏度 粗粒化 分子动力学 平衡态分子动力学
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石墨烯在Si3N4-GCr15摩擦副中的导热特性多尺度分析 被引量：1
9
作者 张丽秀 宋冬平 +1 位作者 吴玉厚 张营 《兵器装备工程学报》 CAS 北大核心 2020年第10期135-140,共6页
通过石墨烯传热与普通介质传热的对比实验,探究石墨烯在摩擦升温过程中的散热效果。通过分子动力学模拟研究石墨烯层数,堆叠方式及不同环境温度和环境压力对导热的影响。研究表明层数越少,堆叠越规整及在一定温度和压力下石墨烯在摩擦... 通过石墨烯传热与普通介质传热的对比实验,探究石墨烯在摩擦升温过程中的散热效果。通过分子动力学模拟研究石墨烯层数,堆叠方式及不同环境温度和环境压力对导热的影响。研究表明层数越少,堆叠越规整及在一定温度和压力下石墨烯在摩擦副中导热效果越好。 展开更多
关键词 石墨烯 热导率 非平衡态分子动力学 摩擦系数(COF)
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碳纳米管阵列在硅基衬底上的传热特性模拟分析
10
作者 许顺龙 魏仙琦 朱员铖 《科学技术创新》 2021年第21期185-186,共2页
碳纳米管具有高机械柔韧性和高热导率,利用碳纳米管阵列作为热界面材料、微通道冷却器等显著提高电子器件的散热能力。本文通过非平衡态分子动力学模拟,研究碳纳米管阵列在二氧化硅基底上热传输特性的变化。结果表明,模型随着x方向长度... 碳纳米管具有高机械柔韧性和高热导率,利用碳纳米管阵列作为热界面材料、微通道冷却器等显著提高电子器件的散热能力。本文通过非平衡态分子动力学模拟,研究碳纳米管阵列在二氧化硅基底上热传输特性的变化。结果表明,模型随着x方向长度的增大,热导率相应增大;随着碳纳米管的高度增大,模型热导率相应增大。 展开更多
关键词 碳纳米管阵列 非平衡态分子动力学模拟 热导率
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