石墨烯納米帶熱輸運(yùn)性質(zhì)的理論研究.pdf

1、石墨烯具有優(yōu)良的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能以及廣泛的應(yīng)用前景，引起了廣泛的研究。石墨烯由于具有高的電子遷移率和高的熱導(dǎo)有可能替代目前器件中的硅基材料用于制造下一代邏輯器件。石墨烯熱輸運(yùn)性質(zhì)的研究能夠幫助我們解決器件散熱、熱電性能、熱整流器件等方面的應(yīng)用。本文利用非平衡格林函數(shù)法研究石墨烯納米材料的熱輸運(yùn)性質(zhì)，探討多種散射機(jī)制和幾何構(gòu)型對(duì)熱輸運(yùn)性質(zhì)影響，總結(jié)熱輸運(yùn)性質(zhì)隨各種因素變化的規(guī)律，實(shí)現(xiàn)多種方法調(diào)控石墨烯熱輸運(yùn)性質(zhì)。本文主要結(jié)論如下

2、:
　　 (1)研究了石墨烯納米帶卷成納米管過(guò)程中邊界效應(yīng)和彎曲效應(yīng)對(duì)熱輸運(yùn)的影響。我們發(fā)現(xiàn)鋸齒的石墨烯納米帶(16-ZGNR)和扶手型石墨烯納米帶(28-AGNR)在沿橫向卷成納米管過(guò)程中熱導(dǎo)幾乎不變，彎曲角度大于353°時(shí)形成相應(yīng)的石墨烯納米管，邊界效應(yīng)消失使得熱導(dǎo)陡增，利用聲子透射譜對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。尺寸大小是影響石墨烯納米帶和納米管熱輸運(yùn)性質(zhì)的主要因素之一，我們給出了平整石墨烯納米帶、邊界幾乎將要連接在一起的彎曲石墨烯

3、納米帶和相應(yīng)納米管的熱輸運(yùn)隨尺寸變化的情況，發(fā)現(xiàn)隨著尺寸增加，它們的約化熱導(dǎo)都有所增加，彎曲效應(yīng)和邊界效應(yīng)對(duì)熱導(dǎo)的影響變小，且彎曲效應(yīng)對(duì)尺寸變化更敏感。對(duì)于扶手型和鋸齒型邊界的石墨烯納米帶，當(dāng)尺寸分別為49.2nm和12.8rim時(shí)彎曲效應(yīng)消失，但還存在邊界效應(yīng)。而且，扶手型邊界的石墨烯納米帶在彎曲過(guò)程中的彎曲效應(yīng)和邊界效應(yīng)對(duì)熱導(dǎo)的影響比鋸齒型邊界的更強(qiáng)烈。
　　 (2)氫吸附是調(diào)控石墨烯的電、磁和熱學(xué)性質(zhì)的重要手段，我們研究了

4、隨機(jī)氫吸附對(duì)石墨烯納米帶熱輸運(yùn)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明氫吸附表現(xiàn)為一種局域化缺陷，由于缺陷散射使得石墨烯納米帶熱導(dǎo)的降低，而且降低程度與納米帶的邊界手性有關(guān)，即對(duì)扶手型納米帶的降低高于鋸齒型，從而導(dǎo)致了石墨烯納米帶各向異性的增加。
　　 (3)刨開(kāi)完全氫化的碳納米管就能得到一種新的材料即石墨烷納米帶，對(duì)其熱輸運(yùn)的性能研究目前還較少。我們研究了石墨烷納米帶寬度、邊界形態(tài)、溫度和脫氫對(duì)其熱輸運(yùn)性質(zhì)的影響。發(fā)現(xiàn)石墨烷納米帶存在頑強(qiáng)的熱輸運(yùn)