深过冷液态Ni2 TiAl合金热物理性质的分子动力学模拟

采用嵌入原子法对深过冷条件下Ni2TiAl合金的焓和密度进行了分子动力学模拟,模拟获得了比热和密度在1200K至2000K范围内的温度依赖关系.结果表明过冷条件下Ni2TiAl合金的比热、密度和温度之间存在着线性关系,它们都随着温度的降低而降低.比热的大小与依据Neumann-Kopp法则估算的结果相近,同时模拟过程中的尺度效应经验证可以忽略.     

硅晶体热传导性能的分子动力学模拟

基于硅色散关系的实验值,给出硅晶体导热系数的经典分子动力学模拟所必需的温度、导热系数的量子化修正曲线。应用平衡态分子动力学算法模拟了硅晶体在 300～700 K温度区间内的导热系数,模拟结果表明,理想硅晶体的导热系数比自然硅高60％～75％,但随着温度的下降,模拟结果的准确性下降。     

深过冷液态Ni2TiAl合金热物理性质的分子动力学模拟

采用嵌入原子法对深过冷条件下Ni₂TiAl合金的焓和密度进行了分子动力学模拟，模拟获得了比热和密度在1200K至2000K范围内的温度依赖关系. 结果表明过冷条件下Ni₂TiAl合金的比热、密度和温度之间存在着线性关系，它们都随着温度的降低而降低. 比热的大小与依据Neumann-Kopp法则估算的结果相近，同时模拟过程中的尺度效应经验证可以忽略. 关键词： 2TiAl合金')" href="#">Ni₂TiAl合金 比热 密度 分子动力学模拟     

铂薄膜导热特性的分子动力学模拟

采用非平衡态分子动力学(NEMD)方法模拟分析了纳米铂(Pt)薄膜的导热性能与脉冲激光作用下的温度响应特性.结果表明,100～500 nm铂薄膜的法向导热系数比体材料值低很多,而且低于其面向导热系数;微米铂薄膜的温度响应时间在纳秒量级;在脉冲加热的初始阶段,有一快速非傅立叶热波沿铂薄膜的厚度方向传递.     

铜银合金比热的分子动力学模拟

本文采用嵌入原子模型对铜银合金的比热进行了分子动力学模拟，得到了铜银合金从深过冷态到熔点以上温度范围内的比热以及比热随温度的变化规律，并从内聚能的角度分析了铜银合金比热与温度的关系。与已有的铜镍合金的比热随温度变化规律的报道不同，本文的模拟结果和理论分析表明铜银合金的比热在 ８００ Ｋ～１９００ Ｋ的温度范围内基本为一恒值，其过冷液态下的比热可由熔点以上的比热外推得到。     

导热系数的分子动力学模拟研究及相关问题的探讨

对于采用分子动力学方法研究导热系数的背景、研究现状及存在的问题进行了综述和分析。总结了通过分子动力学模拟方法求得导热系数的物理模型和基本算法。讨论了目前在微尺度导热问题的研究中引入分子动力学模拟方法需要考察的影响因素和几个重要问题。     

水导热系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的导热系数进行了模拟计算.结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的导热系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感.在目前应用较为广泛的几种模型中以TIP4P模型较为适用,所得的导热系数与实验值较为接近.     

多形性相变的分子动力学模拟

 本文利用分子动力学方法研究了KCl晶体在ρ＝ρ₀时的温度相变。面心立方（fcc）和体心立方（bcc）两种结构的径向分布函数随温度的变化的情况说明，在高压下，发生着bcc结构相fcc结构的转变，bcc结构是不稳定的。为了选取合理的势参数，利用了分子动力学程序在T＝0时的性质，计算了NaCl和KCl晶体的零温状态方程，研究了它们在压力作用下发生的多形性相变。计算表明，NaCl和KCl晶体将分别于18.8 GPa和5.9 GPa发生从fcc到bcc的多形性相变，这些值相当接近实验结果。着说明本文选用的势参数势有一定精度的。     

扩散系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的扩散系数进行了模拟计算．结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的扩散系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感。在目前应用较为广泛的几种模型中以 SPCE模型较为适用,所得的扩散系数与实验值较为接近。     

铝纳米颗粒的热物性及相变行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了纳米金属铝在粒径为0.8-3.2 nm 时的熔点、密度和声子热导率的变化, 研究了粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、比热和声子热导率随温度的变化. 采用原子嵌入势较好地模拟了纳米金属铝的热物性及相变行为, 根据能量-温度曲线和比热容-温度曲线对铝纳米颗粒的相变温度进行了研究, 并利用表面能理论、尺寸效应理论对铝纳米颗粒熔点的变化进行了分析. 随着纳米粒径的不断增大, 铝纳米颗粒的熔点呈递增状态, 当粒径在2.2-3.2 nm时, 熔点的增幅减缓, 但仍处于递增趋势. 随着纳米粒径的增大, 铝纳米颗粒的密度呈单调递减, 热导率则呈线性单调递增, 且热导率的变化情况符合声子理论. 随着温度的升高, 粒径为1.6 nm的铝纳米颗粒的密度、热导率均减小. 该模拟从微观原子角度对纳米材料的热物性进行了研究, 对设计基于铝纳米颗粒的相变材料具有指导意义.     

正二十四烷烃石蜡/膨胀石墨（EG）复合相变材料分子动力学模拟

相变材料(PCMs)在相变时的恒温、高能量密度等特性,经常应用于设备的热管理,但是PCMs导热系数低的缺点影响了其使用范围.本文采用分子动力学方法,模拟了在正二十四烷烃石蜡PCMs中添加不同结构(层状、交叉状)的膨胀石墨(EG)之后构成的复合PCMs的物性.文章通过径向分布函数(RDF)、声子态密度(PDOS)、比热容和导热系数这四个指标,分析了夹角为0°的层状结构,夹角为45°、90°的交叉状EG添加物对于石蜡热物性的影响. EG(0°、45°、90°)添加使得石蜡的原子分布在不同程度上变得更加均匀、紧密,使得石蜡的比热容有所增加.同时,两种类型的添加物提高了石蜡的PDOS,提高了导热系数.其中,EG(90°)添加物对于石蜡导热系数的提升最为明显,石蜡/EG(0°、45°、90°)模型中EG的含量分别为33.63 wt%、30.86 wt%和23.20 wt%,相比于的石蜡的导热系数分别提升了417.1%、345.7%和522.9%. EG的添加能够提高石蜡的导热系数,不同结构的EG对石蜡导热系数的影响有着较大的区别.     

Calculation of the thermodynamic properties of copper by molecular dynamics simulation

It is shown that the thermodynamic characteristics of a system can be accurately described using many-body potentials of the interatomic interaction in molecular dynamics calculations. Original Russian Text ? O.V. Stepanyuk, D.B. Alekseev, A.M. Saletskii, 2009, published in Vestnik Moskovskogo Universiteta. Fizika, 2009, No. 2, pp. 115–116.     

Molecular dynamics simulation of thermodynamic properties of YAG

In this paper we study the thermodynamic properties of Y分子动力学;热力学;扩散;热学YAG, diffusion, elastic constant, molecular dynamicsProject supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No~10744002).2/2/2007 12:00:00 AMIn this paper we study the thermodynamic properties of Y3Al5O12 （YAG） by using molecular dynamic method combined with two- and three-body potentials. The dependences of melting process, elastic constant and diffusion coefficient on temperature of crystal YAG are simulated and compared with the experimental results. Our results show that anion O has the biggest self-diffusivity and cation Y has the smallest self-diffusivity in a crystal YAG. The calculated diffusion activation energies of ions O, Al and Y are 282.55, 439.46, 469.71kJ/mol, respectively. Comparing with experimental creep activation energy of YAG confirms that cation Y can restrict the diffusional creep rate of crystal YAG.     

银纳米团簇负热容现象的分子动力学模拟

采用分子动力学方法和嵌入原子法(EAM)多体势函数,模拟研究了银纳米团簇在不同温度直到熔化过程中的结构变化,得到了体系能量和热容量随温度的变化关系.结果显示:银纳米团簇在临近熔点附近出现了负热容现象.研究了弛豫后银纳米团簇的稳态结构变化及其在不同时刻结构的演变过程.结果表明:产生负热容现象的主要原因是纳米团簇在熔点附近,结构发生了巨大的变化,形成由{111}和{100}面围成的结构十分稳定和能量更低的多面体.     

硅功能化石墨烯热导率的分子动力学模拟

采用Tersoff势函数与Lennard-Jones势函数,结合速度形式的Verlet算法和Fourier定律,对单层和两层硅功能化石墨烯沿长度方向的导热性能进行了正向非平衡态分子动力学模拟.通过模拟发现,硅原子的加入改变了石墨烯声子的模式、平均自由程和移动速度,使得单层硅功能化石墨烯模型的热导率随着硅原子数目的增加而急剧地减小.在300 K至1000 K温度变化范围内,单层硅功能化石墨烯的热导率呈下降趋势,具有明显的温度效应.对双层硅功能化石墨烯而言,少量的硅原子嵌入,起到了提高热导率的作用,但当硅原子数目达到一定数量后,材料的导热性能下降.     

分形结构纳米复合材料热导率的分子动力学模拟研究

提出了一基于Sierpinski分形结构的Si/Ge纳米复合材料结构,以调控纳米复合材料的热导率.采用非平衡分子动力学方法模拟研究了分形结构Si/Ge纳米复合材料的导热性能,给出了硅原子百分比、轴向长度以及截面尺寸对分形结构纳米复合材料热导率的影响规律,并与传统矩形结构进行了对比.研究结果表明,分形结构纳米复合材料增强了Si/Ge界面散射作用,使得热导率低于传统矩形结构,这为提高材料的热电效率提供了有效途径.Si原子百分比、截面尺寸、轴向长度皆对分形结构纳米复合材料热导率存在着重要影响.纳米复合材料热导率随着Si原子百分比的增加呈先减小后增加的趋势,随轴向长度的增加则呈单调增大趋势.     

Determining the thermophysical properties of Al-doped ZnO nanoparticles by the photoacoustic technique

The thermal conductivity and specific heat capacity of undoped and Al-doped (1-10 at.%) ZnO nanoparticles prepared using the solvent thermal method are determined by measuring both thermal diffusivity and thermal effusivity of a pressed powder compact of the prepared nanoparticles by using the laser-induced photoacoustic technique. The impact of Al doping versus the microstructure of the samples on such thermal parameters has been investigated. The results reveal an obvious enhancement in the specific heat capacity when decreasing the particle size, while the effect of Al doping on the specific heat capacity is minor. The measured thermal conductivities are about one order of magnitude smaller than that of the bulk ZnO due to several nested reducing heat transfer mechanisms. The results also show that Al doping significantly influences the thermal resistance. Using a simple thermal impedance model, the added thermal resistance due to Al dopant has been estimated.     

Molecular dynamics studies on the thermal conductivity of single-walled carbon nanotubes

We have studied the thermal conductivity of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) using the NEMD method. The results indicate that the thermal conductivity values are not profoundly influenced by the specific simulation-technique used in the MD simulations. Some possible reasons, which could be responsible for the discrepancy on thermal conductivity values of SWCNTs in the literatures, are discussed.      

Prediction of the thermophysical properties of molten salt fast reactor fuel from first-principles

Molten fluorides are known to show favourable thermophysical properties which make them good candidate coolants for nuclear fission reactors. Here we investigate the special case of mixtures of lithium fluoride and thorium fluoride, which act both as coolant and as fuel in the molten salt fast reactor concept. By using ab initio parameterised polarisable force fields, we show that it is possible to calculate the whole set of properties (density, thermal expansion, heat capacity, viscosity and thermal conductivity) which are necessary for assessing the heat transfer performance of the melt over the whole range of compositions and temperatures. We then deduce from our calculations several figures of merit which are important in helping the optimisation of the design of molten salt fast reactors.