几何尺寸及缺陷对石墨炔纳米带热输运特性的影响

作     者：刘远超 蒋旭浩 邵钶 徐一帆 钟建斌 李耑 LIU Yuanchao;JIANG Xuhao;SHAO Ke;XU Yifan;ZHONG Jianbin;LI Zhuan

作者机构：北京石油化工学院机械工程学院北京102617 北京石油化工学院氢能研究中心北京102617 

出 版 物：《化工学报》 (CIESC Journal)

年 卷 期：2023年第74卷第6期

页      面：2708-2716页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51106012)。 

主　　题：石墨炔纳米带 纳米材料 热传导 几何尺寸 缺陷 分子模拟 

摘      要：基于分子动力学模拟方法,对石墨炔纳米带(GYNR)的热输运特性进行了深入研究,重点探讨了几何尺寸、缺陷类型及缺陷的位置(水平方向和垂直方向、苯环与乙炔链)和排列方式等对声子热输运的影响规律,揭示并分析了其声子热输运调控机理。研究结果表明,理想GYNR的热导率仅为18.22 W/(m·K),且相比于石墨烯,GYNR随尺寸增大热导率仅升至21.37 W/(m·K),对几何尺寸依赖较小;对于缺陷类型,空位缺陷的存在相比于氮掺杂对热导率抑制更强,可低至9.19 W/(m·K);对于缺陷位置,位于苯环上或靠近纳米带边界时相比于炔链热导率更低;多个缺陷若以平行分布相比于三角形结构分布可获得更低的热导率,低于8.00 W/(m·K)。研究结果可以为石墨炔材料在纳米器件的热电领域开发、应用及调控等方面提供理论支持和参考。