石墨烯中熱波傳遞的分子動力學研究

編號：NMJS05464

篇名：石墨烯中熱波傳遞的分子動力學研究

作者：姚文俊； 曹炳陽；

關(guān)鍵詞：石墨烯； 熱波； 彈道-擴散輸運； 分子動力學模擬；

機構(gòu)： 清華大學航天航空學院熱科學與動力工程教育部重點實驗室；

摘要： 采用非平衡分子動力學模擬方法,通過向扶手椅型和鋸齒型單層石墨烯施加持續(xù)時間為1 ps的局部熱脈沖,研究了其瞬態(tài)導熱規(guī)律和特性.模擬結(jié)果表明,熱脈沖在石墨烯中激發(fā)出兩道以不同速度傳遞的波,一道波具有宏觀動量,傳播速度等于聲速,是系統(tǒng)受熱膨脹形成的聲波(第一聲);另一道波無宏觀動量,傳播速度約為聲速的1/3,是晶格無規(guī)則振動形成的熱波(第二聲).熱脈沖激發(fā)的聲波是縱波,能量傳遞只有縱向分量,而熱脈沖激發(fā)的熱波是由面內(nèi)橫向晶格振動形成,只有橫向能量分量.熱量傳遞表現(xiàn)出的各向異性說明,在熱脈沖傳遞過程中系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài).另外,統(tǒng)計得到熱脈沖能量傳遞距離與時間的關(guān)系約為2 1.80????t,說明熱脈沖能量在石墨烯中是以彈道-擴散的方式傳遞的,彈道輸運越強,熱波現(xiàn)象越顯著.熱波波峰區(qū)域的能量傳遞為彈道輸運,而在高溫擴散區(qū)和熱波衰減部分的能量傳遞則為擴散輸運.