多壁碳纳米管热物性参数的理论计算

本文计算了多壁碳纳米管的声子色散关系,分析了多壁碳纳米管的声子振动模式和热物理性质.结果表明:多壁碳纳米管的层间相互作用使得声子频率升高,因而使得比热容和热导率降低.在极低温区层间相互作用对热物性参数的影响明显.对于(5,5)@(10,10)管,不考虑层间相互作用时热导率的计算值在10 K处可相差60%.随着层数的增加,多壁管热导率值降低,并且趋向定值.     

单壁碳纳米管声子谱计算

本文对单壁碳纳米管的结构对称性进行分析,并对其晶格振动模对称性进行分类。计算单壁碳纳米管的声子谱,给出了直径在0.7～10.0nm范围内的碳纳米管的拉曼活性和红外活性振动模的频率。     

单壁碳纳米管声子谱及比热计算

利用卷曲法计算了有限长单壁碳纳米管的声子色散关系．讨论了单壁碳纳米管的比热随管径、温度的变化趋势．结果表明碳管的比热随温度、管径的增大而增大,并逐渐趋于一恒定数值．根据色散关系的计算结果,给出了有限长（5,5）型单壁碳纳米管的振动模式以及部分振动模式的频率随长度的变化关系． 关键词： 碳纳米管 声子 比热     

固体氩的晶格热导率的非简谐晶格动力学计算

用一种非简谐晶格动力学方法, 使用相互作用势作为惟一的输入参数, 准确地计算了固体氩的各个声子的频率和弛豫时间. 并将这些结果进一步和玻尔兹曼输运方程相结合, 预测了固体氩从10 K 到80 K 区间的热导率, 并得到了与实验值非常符合的结果. 分析了运用非简谐晶格动力学方法进行数值计算过程中的各个相关的计算参数, 包括布里渊区中倒格子矢量的选取, δ 函数的展宽的选择等对热导率和声子弛豫时间预测结果的影响. 通过对各个声子模式对热导率贡献的分析, 发现随着温度升高, 高频声子对于热导率的贡献率也逐渐变大, 结果和理论预测完全一致. 关键词： 热导率 固体氩 非简谐晶格动力学 声子     

碳纳米管热导率的分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法研究了室温下(5,5)碳纳米管的热导率.当管长从6 nm增加到4 μm时,其热导率从30 W/(m.K)增加为1000 W/(m.K).当碳纳米管长度小于40 nm时,热导率与长度呈线性关系,此时导热处于弹道输运阶段.随着管长的增加,热导率和长度成幂指数关系,但幂指数逐渐减小并趋向于O,表明声子从以弹道输运为主向以扩散输运为主的机制转变.     

低温声子热导率的数值计算和数值模拟

为了计算Debye模型下的低温声子热导率,我们利用Gauss型求积公式的Gauss-Legendre公式或者Laguerre公式把不可积的积分转化为代数求和;通过良好的计算机人机交互界面,很方便地设定参数、选择或者忽略指定的散射机制.利用这种方法,我们模拟计算了多种材料的低温声子热导,并且分析了多种散射机制对声子热导的贡献.通过对La系巨磁阻材料系列样品和Bi系高温超导体系列样品的研究,证明了我们的方法是可行的.对各类散射机制影响的分析,能够帮助我们深入地理解材料的物理性质.     

单壁碳纳米扶手椅、锯齿管声子色散关系的计算

引用石墨经验力常数计算碳纳米管声子色散关系时，必须处理由二维平面卷曲形成三维实体纳米管所引入的问题. 报道对一系列扶手椅和锯齿单壁碳纳米管计及卷曲效应的声子色散关系的计算结果. 基于实际的数值计算结果，以及对单壁碳纳米扶手椅、锯齿管结构的对称性分析，讨论了Brillouin区中心Γ点晶格振动模的分类. 关键词： 碳纳米管 声子色散关系     

RyMxCO4-xSb12化合物的晶格热导率

系统地研究了离子半径不同的Ba，Ce，Y作为填充原子及Fe，Ni作为置换原子对填充化合物RyMxCO4-xSb12晶格热导率的影响规律．结果表明：在skunemdite结构的sb组成的20面体空洞中，Ba，Ce，Y的填充原子能显著降低其晶格热导率，且晶格热导率降低幅度按Ba，Ce，Y离子半径减小的顺序而增大．Sb组成的20面体空洞部分被Ba，Ce填充时，晶格热导率最小，填充原子的扰动对声子的散射作用最强．在Co位置上Fe和Ni的置换，能显著地降低RyMxCO4-xSb12化合物的晶格热导率，与Fe相比，Ni对晶格热导率的影响更强．     

含内热源碳纳米管的热导率研究

采用分子动力学方法研究了含内热源单壁碳纳米管（5，5）的热导率，并与恒温差法结果进行了比较。研究发现，尽管两种模拟方法所得热导率均随管长增加而增加，但内热源法计算的热导率比恒温差法计算的热导率小，最大差别可达一倍左右。本文结合声子动力学理论建立了简单一维导热模型，较好地解释了这一现象。     

手性单壁碳纳米管声子谱的计算

本文对不同直径的单壁碳纳米管的声子谱进行了计算。利用碳管的对称性对其晶格动力学矩阵进行了约化,给出全部声子的频率以及振动模对称性。详细分析了布里渊区(点声子的频率与管径的依赖关系,总结出一些规律,并对其进行了分析。     

垂直生长碳纳米管阵列法向导热系数测量

本文使用3-omega方法对一种由垂直于石英玻璃表面生长的碳纳米管阵列组成的界面材料法向导热系数进行了测量。针对样品结构,提出一种一维简化模型,使用了等效热抗的概念对实验数据进行拟合,计算得到室温条件下(300K)本实验所用样品的导热系数约为17 W/(m·K)。分析了可能造成碳纳米管阵列导热系数偏小的各种因素。     

用变长度“T”形法测量单根纤维热导率

为了解决"T"形法中的接触热阻问题,本文在不改变纤维与热线之间的接触节点的前提下,通过测量同一根纤维不同长度对应的表观热阻,同时得到了纤维热导率以及节点的接触热阻.用变长度"T"形法测量得到 Pt 丝以及两根沥青基碳纤维的热导率分别为 73,480 和 500 W m-1 K-1.     

具有优异储氢性能的高质量单壁纳米碳管的合成

高纯度单壁纳米碳管的合成是应用研究和实际应用的基础和关键,提出了一种氢等离子电弧方法,在适当的生长促进剂的作用下,能大量制备出高纯度的单壁纳米碳管。选用宏观数量的单壁纳米碳管,进行适当预处理,在室温及约１００ａｔｍ下进行储氢实验,发现该材料的储氢容量可达（４．２－４．７）ｗｔ％,经过５次循环实验,其储氢容量先略有下降,随后便稳定不变,这些初步实验结果表明,单壁纳米碳管是一种很有前途的储氢材料。     

THERMAL CONDUCTIVITY OF METALLIC WIRES

The effect of radial thickness on the thermal conductivity of a free standing wire is investigated. The thermal conductivity is evaluated using the Boltzmann equation. A simple expression for the reduction in conductivity due to the increase of boundary scattering is presented. A comparison is made between the experimental results of indium wires and the theoretical calculations. It is shown that this decrease of conductivity in wires is smaller than that in film where heat flux is perpendicular to the surface.     

3ω法测量单根碳纤维导热系数和热容

考虑环境热损失,建立了单根碳纤维沿轴向的导热方程,得到了碳纤维热参数与交流加热信号的频域特性之间的关系.建立了适用于微细导电线或丝的3ω测试系统.利用3ω方法同时测量了单根碳纤维沿轴向的导热系数和热容.在室温下测量了Pt丝的导热系数和热容,验证了建立的实验系统的合理性,利用该方法测量的直径为7 μm单根碳纤维沿轴向的导热系数和热容分别为84.35 W·m-1·K-1和1.19 MJ·m-3·K-1.给出了实验测量的不确定度分析.建立的实验系统可用于单根碳纳米管或导电纳米线热参数的表征.     

导热系数测量实验的改进

利用传感器和数字温度计代替热电偶和数字电压表测量导热系数 ,实验更简捷、科学、精确     

单晶硅薄膜法向热导率分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法（NEMD）研究了平均温度为 500K、厚度为 2～32nm的单晶硅薄膜的法向热导率。模拟结果表明,薄膜热导率显著低于对应温度下的体硅单晶的实验值,并随膜厚度减小以接近线性的规律减小。用声子气动力论模型的分析结果与NEMD模拟相一致,表明纳米单晶硅薄膜中声子平均自由程显著减小。     

碳纳米管材料及应用

碳纳米管自发现以来，由于其独特的结构和奇特的物理，化学和力学特性以及其潜在的应用前景而倍受人们的关注。本文介绍近年来这一前沿研究领域所取得的部分重要研究进展，并讨论碳纳米管的几种应用前景。