富勒烯及其衍生物的热输运研究

发布时间：2019-09-23 13:20

【摘要】：热学性质是物质最基本的性质之一,积极开展物质能量(热)输运的机制和过程的研究有助于提高人类对自然界三大输运方式的全面认识。在低维系统中,热输运是一个充满活力的研究领域。富勒烯(C_(60))由于其独特的结构所表现出特殊的物理、化学、光学以及生物性质,成为了制造微纳米器件的重要材料。作为碳纳米材料中极其重要的一员,对C_(60)及其衍生物热输运特性的研究是全面了解碳纳米材料不可或缺的一部分。本文采用非平衡态分子动力学的方法对C_(60)及其衍生物的热输运特性进行了模拟研究。我们分别从平均温度的变化,C_(60)中嵌有稀有气体的类型和数量,缺陷的数量,缺陷的位置,晶格,超晶格/准晶格一维C_(60)链等方面对其热力学性质进行了模拟分析。通过对其结构和声子谱的分析,对其热输运现象进行了解释说明。具体的研究成果主要包含以下三部分:首先,在C_(60)分子中嵌入一定数量的稀有气体可以降低其热输运特性,并且嵌入气体数量越多,对其热输运性能抑制越明显,嵌入C_(60)中稀有气体分子半径越大,对其热输运性能抑制越明显。其次,缺陷将显著的改变C_(60)的热输运性能。几乎所有位置的单点缺陷都使C_(60)的热导率变差。对于C_(60)上的双缺陷来说,当缺陷使结构的优化对热输运性能的增加大于缺陷破坏能量输运通道的影响时,热输运性能就增强,反之热输运性能就变弱。最后,超晶格/准晶格由于其特殊的结构对热输运性能也产生了极大的影响。从简谐振子理想模型的模拟结果来看,超晶格结构的热输运性能弱于晶格结构的热输运性能。在一维C_(60)链模型中,我们发现了和在简谐振子模型中一样的结果;超晶格结构不利于能量的输运,准晶格结构对热输运的抑制性最强。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71

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本文编号：2540320