The electronic thermal conductivity of graphene
石墨烯作为一种已知热导率最大的半金属，是研究电子和晶格对热输运的贡献之间相互作用的理想体系。虽然总的电导率和热导率已被广泛研究，但其电子热导率的详细第一性原理研究仍然缺失。在这里，我们首先使用电子和声子色散和电子-声子耦合计算的第一性原理在密度泛函理论和多体微扰理论（GW）的水平上的电子-声子固有的贡献，作为掺杂的石墨烯的电子热阻率的函数。然后，我们包括非本征电子杂质散射使用低温实验估计。在这些条件下，我们发现掺杂石墨烯的面内电子热导率在室温下为~300 W/mK，与掺杂无关。这一结果比预期的要大得多，并且与典型金属的总热导率相当，对块状石墨烯的总热导率贡献约10%。值得注意的是，在样品的物理或域的大小是几微米或更小的顺序，来自电子热导率的相对贡献是更重要的比在散装限制，因为晶格热导率是更敏感的样品或晶粒尺寸在这些尺度。最后，当考虑电子-杂质散射效应时，我们发现电子热导率降低了30%到70%。我们还发现，Wiedemann-Franz定律在低温和高温下都是广泛满足的，但在室温附近的最大偏差为20- 50%。
2016-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the low-temperature anomalies in the thermal conductivity of plastically deformed crystals due to phonon-kink scattering
以前的实验研究的塑性变形的铅晶体在超导状态下的热导率显示出强烈的异常的热导率。对于弯曲的${}^4\text{He}$样品的热导率也发现了类似的效果。到目前为止，对这些结果的理论解释仍然缺失。在本文中，我们将介绍声子扭结散射的过程，并表明它定性地解释了实验发现的异常。
2012-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity and tunable thermal anisotropy of magnetic CrSBr monolayer
University of Valencia（瓦伦西亚大学）
研究通过第一性原理计算揭示了磁性CrSBr单层的热导率及可调热各向异性机制。
2026-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dimension reduction induced anisotropic magnetic thermal conductivity in hematite nanowire
磁相变点附近的热物理性质对研究临界现象具有重要意义。由于低维材料的量子限制和各向异性，低维材料具有与体材料不同的热物理性质。在本工作中，我们测量了$α$ O $_3$纳米线沿[110]方向（生长方向）在100 - 150 K温度范围内的热导率，发现热导率在Morin温度附近出现下降。我们发现纳米线在Morin温度附近的热导率随磁场与[110]方向的夹角而变化。更具体地，由于磁场引起的磁畴壁的移动，观察到角度依赖的热导率。在Morin转变温度附近，热导率最大值所对应的角度发生变化，这是由于根据磁各向异性能计算得到的不同的易磁化轴引起的。热导率的这种角度依赖性表明，由于几何各向异性，$α$ $_2$ O $_3$纳米线的易轴不同于本体$α$ $_2$ O $_3$.
2021-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low-Energy Conductivity of Single- and Double-Layer Graphene from the Uncertainty Principle
从应用于弹道载流子的能量-时间不确定原理推导出单层和双层石墨烯中的最小电导率值以及电导率对狄拉克点附近的电荷密度的线性依赖性。
2009-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Graphene Laminate: Making Plastic Thermally Conductive
我们研究了沉积在聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底上的石墨烯层压膜的热导率。研究了两种类型的石墨烯层压材料-沉积和压缩-以确定影响热传导最多的物理参数。使用光热拉曼技术和一组石墨烯层压体厚度为9至44微米的悬浮样品进行测量。发现石墨烯层压体的热导率在室温下在40 W/mK至90 W/mK的范围内。出乎意料地发现，石墨烯薄片的平均尺寸和排列是比石墨烯层压体的质量密度更重要的限定热传导的参数。在未压缩和压缩的层压板中，热导率随平均石墨烯片尺寸线性增加。由于更好的薄片对齐，对于相同的平均薄片尺寸，压缩的层压板具有更高的导热率。通过用薄石墨烯层压膜涂覆塑料材料，塑料材料的热导率提高高达600倍的可能性具有重要的实际意义。
2014-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of monolayer MoS2, MoSe2, and WS2: Interplay of mass effect, interatomic bonding and anharmonicity
声子是理解单层过渡金属二硫属化合物热性质的关键，这限制了其潜在应用的热性能。我们通过第一性原理计算研究了MoS 2、MoSe 2和WS 2的晶格动力学和热力学性质。得到的声子频率和热导率与测量值吻合得很好。我们的研究结果表明，二硫化钼的热导率是最高的三种材料中，由于其低得多的平均原子质量。我们还讨论了质量效应、原子间成键和非简谐振动在决定WS 2热导率方面的竞争。WS 2中的强共价W-S键合和低非谐性被认为是理解其比MoSe 2高得多的热导率的关键。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Response to "Reply to comment on 'Divergent and Ultrahigh Thermal Conductivity in Millimeter-Long Nanotubes'"
一年多前，Chih-Wei Chang教授和合著者在PRL上发表了“Divergent and Ultrahigh Thermal Conductivity in Millimeter-Long Nanotubes”，我们提交了评论。过了一段时间，我们收到了张教授等人。的回复，这几乎是相同的，他们的arXiv预印本，并迅速回应了回复。应一些读者的要求，我个人在这里发表了对“回复评论'发散和超高导热性毫米长纳米管'”的详细回应。
2018-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of mass-graded graphene flakes
本文采用非平衡分子动力学模拟研究了质量梯度石墨烯片的热传导。研究发现，质量梯度石墨烯片在热传导过程中没有表现出热整流效应。研究了导热系数与热流密度和质量梯度的关系，证实了结果的普遍性，并讨论了导致热整流效应消失的机理。
2011-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.class-ph
Thermal conductivity reduction by acoustic Mie resonance in nanoparticles
我们评估了纳米颗粒中的声米氏共振对半导体和聚合物复合材料的热导率的影响。通过适当地选择体积模量和密度，并选择纳米颗粒的尺寸，以使Mie共振与热导率谱的主要部分对齐，我们表明，热导率的大幅度降低是可以实现的稀释浓度的纳米颗粒。在半导体合金中，光谱热导率是已知的，我们的模型可以解释以前观察到的热导率急剧下降。然而，由于光谱热导率的不确定性，我们努力评估聚合物复合材料中的声学米氏共振的结果是不确定的。声学米氏共振可用于使热电应用的ZT最大化，因为纳米颗粒的稀加载可降低热导率，而对电导率的影响最小。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall
Record Low Thermal Conductivity of Polycrystalline MoS2 films: Tuning the Thermal Conductivity by Grain Orientation
我们报告了一个创纪录的低热导率在多晶MoS 2通过不同的晶粒尺寸和取向的MoS 2薄膜。通过优化纳米Mo层的硫化工艺参数，可以生长出形貌可调的MoS 2薄膜。热导率提取从拉曼激光功率依赖于悬浮样品的研究。相对于大块（001）单晶，在由水平和垂直取向的晶粒组合形成的多晶样品中获得了0.27Wm-1 K-1的最低热导率值，其达到与碲类似的值。通过分子动力学和有限元方法模拟的分析证实，这种晶粒排列导致较低的晶界电导。我们讨论了这些隔热膜在电子和热电方面的可能用途。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of deformed carbon nanotubes
利用非平衡分子动力学方法研究了四种变形碳纳米管的热导率。研究表明，不同的形变对碳纳米管的热性能有不同的影响。对于弯曲的碳纳米管，热导率与弯曲角度无关。然而，热导率随着XY变形而轻微增加，并且随着Z变形而迅速减小。在碳纳米管断裂前，导热系数不随螺旋比的变化而变化，但在临界螺旋比后，导热系数急剧下降。
2011-10-22 cond-mat.mes-hall
Thermal and electrical cross-plane conductivity at the nanoscale in poly(3,4-ethylenedioxythiophene):trifuoromethanesulfonate thin films
研究了三氟甲磺酸盐（OTf）稳定的导电聚合物（聚（3，4-乙撑二氧噻吩），PEDOT）薄膜的跨平面电输运和热输运。我们探索其导电原子力显微镜（C-AFM），揭示了高导电纳米域的存在下，其电性能。用零点扫描热显微镜（NP-SThM）测量跨平面方向的热导率：PEDOT：OTf确实证明了电子对热传输的不可忽略的贡献。我们进一步研究了电导率和热导率之间的相关性，通过应用后处理：化学还原（去掺杂）的目的是降低载流子浓度，因此，电导率和酸处理（过度掺杂），以增加后者。从我们的测量中，我们发现振动热导率为0.34（+/- 0.04）Wm-1 K-1。从线性依赖性或电子贡献的热导率与电子电导率（Widemann-Franz定律），我们推断出一个洛伦兹数6倍以上的经典索末菲值也观察到在许多有机材料的面内热传输。应用最近提出的分子Widemann-Franz定律，我们推导出重组能为0.53（+/- 0.06）eV。
2022-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Abnormally low thermal conductivity of 2D selenene: An ab initio study
采用第一性原理计算研究了二维$α$ -硒烯的晶格热导率和热输运性质。在室温下，各向同性的面内热导率低至3.04 W m $^{-1}$ K $^{-1}$，甚至低于具有类似构型和较低德拜温度的$α$ -碲烯。我们发现这种反常现象合理地源于声学声子支较大的非谐性。此外，声子谱，弹性性能，以及相关的热性能也显示。声学声子主要贡献于总热导率。进一步研究了尺寸效应、边界效应、三声子过程的总相空间、声子群速度和弛豫时间，揭示了声子群速度是影响二维硒烯热输运的关键因素。
2020-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Crystal structure dependent thermal conductivity in two-dimensional phononic crystal nanostructures
利用微米尺度的时域热反射法测量了周期为300 nm的正方形和三角形晶格Si声子晶体（PnC）纳米结构的热导率，研究了它们的热声子输运.当周期性在热声子平均自由程的范围内时，圆形纳米孔的放置对热导率具有强烈的影响。三角形晶格具有较低的热导率，其中热导率的差异取决于结构的孔隙率。在约30%的孔隙率下观察到约20%的电导率的最大差异。这种晶体结构依赖的热导率可以通过考虑由交错孔结构产生的局部热通量紊乱来理解。采用蒙特卡罗技术进行了数值模拟，也显示了三角形晶格结构的较低的热导率。除了获得对纳米尺度热声子输运的更深入理解外，这些信息还将有助于设计由纳米图案化产生的高效热电材料。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall
Decreased Thermal Conductivity of Polyethylene Chain Influenced by Short Chain Branching
本文研究了短支链对聚乙烯（PE）链热导率的影响。采用反向非平衡分子动力学方法，模拟并比较了纯PE链和PE-乙基链的导热系数。结果表明，支链对降低聚乙烯链的导热系数有积极的作用。PE-乙基链的热导率随着乙基支链的数密度的增加而降低，直到密度变得大于每200个链段约8个乙基，其中热导率饱和为原始PE链的热导率的仅约40%。由于支链的重量不同，不同类型的支链会导致不同的热导率下降，并且重支链会导致比轻支链更低的热导率。该研究为获得具有较低导热系数的聚合物提供了一定的理论指导。
2017-03-30 cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity of Polymers and Their Nanocomposites
聚合物通常被认为是热绝缘体，其应用受到其低热导率的限制。然而，最近的研究表明，某些聚合物具有令人惊讶的高导热性，其中一些与贫金属甚至硅的导热性相当。本文综述了聚合物及其纳米复合材料热传输的实验研究成果和理论研究进展。现有理论的开放性问题和挑战进行了讨论。特别关注的是热传输的机制，在聚合物纳米复合材料/纤维的热导率的增强，以及它们作为热界面材料的潜在应用。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of epitaxial graphene nanoribbons on SiC: effect of substrate
采用非平衡分子动力学方法研究了SiC衬底对外延石墨烯纳米带热导率的影响。结果表明，在热输运过程中，基底与单层GNRs之间存在强相互作用，大大降低了热导率。双层GNR的第二GNR层中，悬浮GNR的热导率特性被很好地保留，其与底层结构具有弱的范德华相互作用。发现面外声子模对由底层结构引起的第二GNR层的热导率变化起关键作用。
2012-02-04 cond-mat.mes-hall
Spatially mapping the thermal conductivity of graphene by an opto-thermal method
在纳米尺度下绘制材料的热传输特性对于优化纳米器件中的热传导至关重要。已经开发了几种方法来确定材料的热导率，其中大多数产生样品的平均值，从而忽略了局部变化的作用。在这里，我们提出了一种方法，通过使用共焦拉曼测温法和有限元计算为基础的拟合过程相结合的空间分辨的评估悬浮石墨烯的热导率。我们通过提取一个原始的悬浮单层石墨烯片和一个用氦离子辐照的石墨烯片的二维热导率图来展示我们方法的工作原理。我们的方法为空间解析其他类型层状材料的热导率铺平了道路。这对于纳米级热电路（例如热二极管）的设计和工程特别相关。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
Enhanced Thermal Conductivity in Nanofluids Under the Action of Oscillating Force Fields
用非平衡分子动力学模拟计算了纳米颗粒胶体悬浮液在外力场作用下的导热系数。对于在射频和微波范围内的驱动力，我们表明，纳米流体的热导率可以大大提高，而没有团簇形成。
2008-01-24 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of one-dimensional carbon-boron nitride van der Waals heterostructure: A molecular dynamics study
研究范德华异质结中的热输运问题，对于它们的广泛应用具有重要的科学意义和实际意义。本文采用分子动力学模拟系统地研究了碳纳米管和氮化硼纳米管组成的一维异质结构的热导率。热导率被发现有很强的依赖于温度，长度和直径。此外，轴向应变和范德华相互作用的强度被证明能够调制热导率高达约43%和37%，分别。此外，还研究了组分纳米管的手征性对热导率的影响。这些结果解释的基础上晶格动力学的见解。这项工作不仅提供了可行的策略来调制热导率，而且还增强了对一维异质结构中声子输运基本物理的理解。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall
Suppression of thermal conductivity in graphene nanoribbons with rough edges
我们数值分析了理想和粗糙边缘的碳纳米带的热导率。我们表明，边缘无序可以导致抑制热导率的几个数量级。这种效应与边缘诱导的安德森局域化和声子输运的抑制有关，并且对于较长的纳米带和较低的温度变得更加明显。
2010-06-24 cond-mat.mes-hall
Chirality- and thickness-dependent thermal conductivity of few-layer graphene: a molecular dynamics study
采用非平衡分子动力学方法研究了石墨烯纳米带（1 ~ 8个原子平面）的热导率。我们提出了在少层石墨烯中，室温热导率随层数单调衰减。锯齿型石墨烯在导热性能上的优势只在高温区存在，在多层情况下消失。解释了高频声子谱收缩引起热导率变化的原因。还报道了单层石墨烯比多层石墨烯具有更好的弹道输运性质。
2011-11-24 cond-mat.mes-hall
Diffuson-driven Ultralow Thermal Conductivity in Amorphous Nb2O5 Thin Films
五氧化二铌（Nb2O5）已被广泛报道用于电化学能量存储、忆阻器、太阳能电池、发光二极管（LED）和电致变色器件的应用。Nb2O5的热性能在这些应用的器件性能中起着关键作用。然而，很少有关于Nb2O5的热性质的研究已经报道，并且仍然缺乏对Nb2O5中的热传输的基本理解。本工作填补了这一空白，并提供了第一个非晶Nb2O5薄膜的热导率的研究。超低的热导率观察到没有任何尺寸效应的薄膜薄至48 nm，这表明，传播有助于忽略的热导率和热传输是由扩散。密度函数理论（DFT）模拟结合扩散介导的最小热导率模型证实了这一发现。此外，测得的热导率低于非晶极限（Cahill模型），证明扩散模型比Cahill模型更能描述非晶Nb2O5薄膜的导热机制。此外，热导率不随氧空位浓度显著变化。这种稳定且低的热导率有助于实现忆阻器等应用的优异性能。
2018-07-15 cond-mat.mes-hall
Layer and size dependence of thermal conductivity in multilayer graphene nanoribbons
采用非平衡分子动力学方法（NEMD）研究发现，多层石墨烯纳米带的热导率随着层数的增加而单调下降，这种现象可以归因于面外声子模的声子共振效应。发现热导率的降低与层的尺寸成正比，这是由声子共振的增加引起的。我们的结果与最近的实验在几层石墨烯的热导率的尺寸演化一致。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall
Ballistic transport of long wavelength phonons and thermal conductivity accumulation in nanograined silicon-germanium alloys
材料热导率的计算高效建模对于彻底的实验规划和热性能的理论理解至关重要。在这项工作中，我们提出了一种建模方法，利用频率相关的有效介质来计算纳米结构固体的晶格热导率。该方法准确地预测了纳米结构Si80Ge20系统的热导率的显着降低，以及先前报道的纳米线和纳米颗粒在基体材料中的热导率。我们使用我们的模型来深入了解长波长声子对纳米晶硅锗合金的热导率的作用。通过热导率累积计算与我们修改后的有效介质模型，我们表明，声子的波长远大于平均晶粒尺寸将不会受到晶界散射的影响，反对传统上假设的概念，即固体中的晶界将作为扩散界面，这将限制长波长声子的运输。这是进一步支持通过调制频率依赖的热导率，测量与时域热反射。
2017-09-25 cond-mat.mes-hall
Beyond Stefan-Boltzmann Law: Thermal Hyper-Conductivity
我们证明了双曲型超材料中光子态密度的宽带发散导致辐射热传递的巨大增加，超过了Stefan-Boltzmann定律所设定的极限。由此产生的辐射热“超传导性”可以接近甚至超过常规固体中通过电子和声子的热导率。
2011-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
How Does Folding Modulate Thermal Conductivity of Graphene
我们使用分子动力学模拟和非平衡格林函数方法研究了折叠石墨烯纳米带的热输运。研究发现，通过折叠和改变层间耦合，可以调控石墨烯纳米带的热导率。透射率分析表明，褶皱对低频声子的散射是导致热导率降低的主要原因。我们的研究结果表明，折叠可以利用在石墨烯和其他二维材料的热输运性质的调制。
2012-07-02 cond-mat.mes-hall
Reconstructing phonon mean free path contributions to thermal conductivity using nanoscale membranes
载热声子的平均自由程分布的知识是理解声子介导的热输运的关键。我们表明，跨越很宽的厚度范围内的薄膜的热导率测量可以用来表征体热导率是如何分布在声子平均自由程。采用非接触式瞬态热栅技术测量了厚度为15 ~ 1500 nm的悬浮硅膜的热导率。在此厚度范围内，观察到从74%到13%的体积值的热导率的下降，这是由于扩散声子边界散射。由于薄膜厚度与声子平均自由程抑制之间存在明确的关系，结合测量的范围和精度，我们可以重建体热导率累积与声子平均自由程的关系，并与理论模型进行比较。
2014-08-28 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of graphene isotope superlattices
石墨烯具有高的固有热导率和高的电子迁移率。当不同碳同位素混合时，石墨烯的热导率可以显著降低，这可以增强热电器件的性能。在这里，我们比较了同位素C12/C13随机混合物与同位素超晶格的热导率，周期范围从46到225 nm。这些超晶格结构的拉曼光热导率测量显示，与原始c12石墨烯相比，热导率降低了约50%。这种平均减少类似于随机同位素混合。超晶格中热导率的降低可以通过原始石墨烯模型和c12/c13边界的额外准一维周期性界面热阻（2.5 \pm 0.5）\times 10^{-11} m^2 K/W来很好地描述。这与超晶格中的大的各向异性热导率一致，其中热导率取决于c12/c13边界的取向。
2020-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Superior thermal conductivity in suspended bilayer hexagonal boron nitride
我们报道了剥离的双层六方氮化硼h-BN的基面热导率，使用悬浮的预图案化的微结构进行测量。采用干转移法制备了适合于热测量的h-BN样品，其样品质量优于PMMA介导的样品，因为样品表面的聚合物残留较少。测得的室温热导率约为484 Wm-1 K-1（+141 Wm-1 K-1/ -24 Wm-1 K-1），超过了体相h-BN的热导率，提供了悬浮少层h-BN的厚度依赖热导率的实验观察。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Sub-amorphous thermal conductivity in amorphous heterogeneous nanocomposites
纯非晶态固体由于其无序的原子结构阻碍了振动能量的传输，因此传统上被认为设定了热导率的下限。然而，异质非晶态固体的热导率的下限和这些限制的物理机制仍然不清楚。在这里，我们使用平衡分子动力学表明，非晶硅锗纳米复合材料可以具有热导率大大低于那些非晶硅和锗成分。简正模分析表明，Ge夹杂物的存在下，本地化的振动模式的频率以上的Ge截止在Si主机，大大降低了他们的能力，以传输热量。这一观察结果表明，通过限制非均相非晶纳米复合材料中可用于传输的状态的振动密度，在完全致密的固体中实现异常低的热导率的一般途径。
2016-10-04 cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity of Nanotubes Revisited: Effects of Chirality, Isotope Impurity, Tube Length, and Temperature
采用非平衡分子动力学方法，结合精确势函数，研究了单壁纳米管（SWNT）的热导率与手性、同位素杂质、管长和温度的关系。研究发现，与电子电导率相反，热导率对手性不敏感。然而，同位素杂质可以降低热导率高达60%，并改变温度依赖性行为。我们还发现，在不同的温度下，不同半径的纳米管的热导率的管长依赖性是不同的。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Thermal Conductivity of Suspended Few-Layer MoS2
改变纳米材料中声子的热导率不仅对基础研究而且对实际应用都有重要意义。然而，由于技术上的挑战，在纳米尺度上，特别是在二维材料中定制热导率的实验很少。在这项工作中，我们演示了原位测量的二硫化钼的导热系数，并发现它的导热系数可以连续调谐到所需的值从结晶到非晶的限制。导热系数的降低是从声子缺陷散射中理解的，声子缺陷散射降低了声子透射系数。超过阈值，观察到热导率的急剧下降，这被认为是结晶-非晶转变。我们的方法和结果为热电，光电子和能量收集中的潜在应用提供了指导，其中热管理对于进一步集成和小型化至关重要。
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
Molecular dynamics simulations of thermal conductivity and spectral phonon relaxation time in suspended and supported graphene
我们进行分子动力学（MD）模拟与声子谱分析，旨在了解二维（2D）的热输运悬浮和支持石墨烯。在平衡态分子动力学模拟的框架内，我们进行了光谱能量密度（SED）分析，以获得各个声子模式的寿命。然后计算每模对热导率的贡献，以获得300-650 K温度范围内的晶格热导率。与之前的研究相比，我们的研究结果表明，在室温下，在悬浮单层石墨烯（SLG）中，面外声学（或ZA）分支对热导率的贡献约为25-30%。当SLG置于非晶SiO2衬底上时，其热导率降低。这种减少是由于在所有的声子模式在基板的存在下的散射加强。其中，ZA模式受到的影响最大，其对热导率的贡献降低到15%左右。因此，热输运是占主导地位的面内声学声子模式的支持SLG。
2011-11-20 cond-mat.mes-hall
Unexpected Thermal Conductivity Enhancement in Pillared Graphene Nanoribbon with Isotopic Resonance
基于纳米颗粒的纳米结构中的热输运对于推进其应用至关重要。声子的波动效应可以引起纳米结构中热传导的可控性，而不仅仅是粒子散射。本文通过引入柱体形成结构共振，采用非平衡态分子动力学模拟方法系统研究了石墨烯基声子超材料（GNPM）的热导率。有趣的是，发现GNPM的热导率通过同位素工程而被反直观地增强，进一步的模式分析和原子格林函数计算表明，热导率的意外增加是由于共振模和传播模之间的共振杂化波效应被打破，从而导致了热导率的增加。同位素工程此外，系统宽度和柱体高度等因素也可以有效地调节GNPM的导热系数。这一反常机制为通过波动效应控制纳米晶体中的声子输运提供了一个新的方向。
2018-11-20 cond-mat.mes-hall
Space-time dependent thermal conductivity in nonlocal thermal transport
非局域热输运一般由Peierls-Boltzmann输运方程（PBE）描述。然而，解决一般的时空相关问题的PBE仍然是一个具有挑战性的任务，由于高维的积分微分方程。在这项工作中，我们提出了一个直接的解决方案的时空依赖PBE与线性碰撞矩阵使用本征分解方法。我们发现，存在一个广义的傅立叶型关系，连接热通量的本地温度，和本构关系定义的热导率，取决于时间和空间。结合这种方法与声子性质的从头计算，我们证明了时空相关的热导率引起的瞬态光栅几何形状在高热导率材料的温度振荡响应。本解决方案的方法使我们能够扩展我们的热传导的计算能力，时空相关的非扩散运输制度。这种能力不仅可以更准确地解释观察非局部热传输的热测量，而且还可以增强我们对高热导率材料中非局部热传输的物理理解，这些材料是纳米级热管理应用的有希望的候选者。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall
Manipulate Temperature Dependence of Thermal Conductivity of Graphene Phononic Crystal
利用非平衡分子动力学模拟（NEMD）研究了石墨烯声子晶体（GPnCs）热导率随温度的变化规律。发现GPnCs的热导率随温度的变化遵循$T^{-α}$行为。可以通过改变GPnC的特征尺寸来有效地调节幂指数（$α$）。声子参与比谱和色散关系表明，在具有较大尺寸空穴（$L_0$）的GPnCs中，长程声子模受到更大的影响。我们的研究结果表明，构建GPnCs是一种有效的方法来操纵石墨烯的热导率的温度依赖性，这将有利于开发基于GPnCs的热管理和信号处理设备。
2016-01-17 cond-mat.mes-hall
Thermal conductivity of a two-dimensional electron gas with Coulomb interaction
我们证明了在二维弹道电子气中由于库仑相互作用引起的前向电子-电子散射导致热导率的（T \ln {T}）^{-1}温度依赖性，与通常的费米液体行为相比，该热导率在热力学上被抑制。
2003-03-18 cond-mat.mes-hall
Improvement of the 3$ω$ thermal conductivity measurement technique at nanoscale
纳米结构中热导率的降低打开了利用诸如硅的材料用于热电目的的可能性，硅是廉价的、可用的和可持续的，但在其本体形式中具有高热导率。基于这些创新材料的热电器件的开发需要可靠的纳米尺度热导率测量技术。由用于热导率测量的常规技术引入的近似值在应用于纳米结构时可能导致不可靠的结果，因为测量所需的加热器和温度传感器不能具有可忽略的尺寸，并且因此干扰结果。在本文中，我们专注于3 $ω$技术，应用于悬浮硅纳米膜的热导率测量。为了克服用于解释3 $ω$数据的传统分析模型引入的近似，我们建议使用数值解，通过有限元建模，热和电输运方程。一个很好的拟合的实验数据将被提出，讨论，并与分析模型进行比较。
2017-08-10 cond-mat.mes-hall
Transport and Helfand moments in the Lennard-Jones fluid. II. Thermal Conductivity
用Helfand矩法计算了Lennard-Jones流体在三相点附近的导热系数。本文推导了具有周期边界条件的分子动力学的热传导Helfand矩。热导率由具有此Helfand矩的广义爱因斯坦关系给出。我们用这种新的方法计算导热系数，并将其与我们自己的标准Green-Kubo方法获得的值进行比较。该协议非常好。
2007-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Mechanism of Thermal Conductivity Reduction in Few-Layer Graphene
使用线性化玻尔兹曼输运方程和微扰理论，我们分析了减少的固有热导率的几层石墨烯片占所有可能的三声子散射事件。即使在层之间的弱耦合的情况下，面外声学模式的热导率的显著降低也是明显的。这种弱耦合的主要作用是打开许多新的三声子散射通道，这些通道在石墨烯中是不存在的。然而，反射对称性只是弱打破了添加多层，和ZA声子仍然占主导地位的热导率。我们还发现，热导率的降低主要是由于较低的贡献的高阶泛音的基本面外声学模式。结果在整个温度范围内与石墨烯和石墨的测量结果进行了非常好的比较。
2011-04-26 cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity and Thermal Rectification in Graphene Nanoribbons: a Molecular Dynamics Study
我们已经使用分子动力学来计算对称和不对称的石墨烯纳米带（GNRs）的热导率的几个纳米的大小（高达~4 nm宽和~10 nm长）。对于对称纳米带，计算的热导率（例如，对于1.5 nm { \times } 5.7 nm锯齿形GNR，在400 K下约为2000 W/m-K）与石墨烯的实验测量值处于相似的数量级。我们研究了边缘手性的影响，发现锯齿形边缘的纳米带具有明显更大的热导率比扶手椅边缘的纳米带。对于不对称的纳米带，我们已经发现了显着的热整流。在我们研究的各种三角形GNR中，具有扶手椅底边和顶角为30°的GNR给出了最大的热整流。我们还研究了缺陷的影响，发现纳米带中的空位和边缘粗糙度可以显着降低热导率。然而，即使在存在边缘粗糙度的情况下，也观察到大量的热整流。
2010-08-07 cond-mat.mes-hall
Crystalline Polymers with Exceptionally Low Thermal Conductivity Studied using Molecular Dynamics
由于沿着主链的共价键的有效热传导，半结晶聚合物已经显示出与无定形本体聚合物相比具有大大增加的热导率。然而，聚合物的固有热导率的机制仍然在很大程度上未被探索的热传输已在相对较少的聚合物进行了研究。在这里，我们使用分子动力学模拟来研究热传递在聚苯乙烯，一种聚合物，可以合成的半结晶形式，使用溶液加工。我们发现，即使是完美的结晶聚苯乙烯具有非常低的热导率附近的非晶极限，由于非常强的非谐散射。我们的计算表明，这种散射足够强，以防止传播声子的形成，而热量则由非传播的，离域的振动模式（称为扩散子）携带。我们的研究结果表明，即使在结晶聚合物，可能是有用的有机热电实现固有的低热导率的机制。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall
Manipulating thermal conductivity through substrate coupling
本文提出了一种新的热导率调控方法--基片耦合法。通常，声子散射与衬底可以降低热导率，在最近的实验中观察到。然而，我们发现，在某些区域，耦合到基板可以增加热导率由于减少非谐声子散射引起的声子带的低波矢的移位。以这种方式，可以通过耦合到不同的基板来有效地操纵热导率，而不改变或破坏材料结构。通过计算改性的双壁碳纳米管的热导率以及碳纳米管内耦合的冰纳米管来证明这一想法。
2010-07-29 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Superior effect of edge relative to basal plane functionalization of graphene in enhancing polymer-graphene nanocomposite thermal conductivity-A combined molecular dynamics and Greens functions study
为了实现聚合物石墨烯纳米复合材料的高热导率（k），通过有效的功能化方案实现石墨烯与其周围聚合物之间的有效热耦合是至关重要的。在这项工作中，我们证明了石墨烯纳米片（GNP）的边缘功能化可以使聚合物-石墨烯纳米复合材料的有效热导率相对于基面功能化有更大的提高。通过分子动力学模拟预测，对于35 wt.%，边缘情况下的有效热导率相对于基面结合高48石墨烯负载有10层厚的纳米片。这一独特的结果为实现高导热性聚合物材料开辟了有希望的新途径，这对于广泛的热管理技术至关重要。单层石墨烯中的热传输的各向异性导致与低的面外热导率（~10 W/mK）相比非常高的面内热导率（~2000 W/mK）。同样，在多层石墨烯纳米片（GNP）中，由于每对层之间的弱范德华键合，跨层的热导率甚至更低。边缘官能化将聚合物链耦合到石墨烯的高平面内热传导路径，从而导致高的整体高复合材料热导率。然而，基面官能化仅降低了聚合物与纳米片的表面石墨烯片之间的热阻，导致通过内层的热传导效率较低，从而导致基面方案优于边缘方案。本研究从根本上实现了实现高导热性聚合物复合材料的新途径。
2022-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
First principles investigation of high thermal conductivity in hexagonal boron phosphide
设计和寻找块体和纳米级的高晶格热导率材料对电子冷却有很高的要求。磷化硼是一种III-V族化合物半导体，具有优异的结构和热性能。本文采用第一性原理计算研究了六方磷化硼的晶格热导率。对于纯的h-BP，我们发现了高的晶格热导率（在300 K），沿a轴和c轴分别为561.2 Wm-1 K-1和427.4 Wm-1 K-1。这些值几乎等于六方碳化硅（2 H-SiC）和立方磷化硼（c-BP）。我们还计算了其在纳米结构中的应用的长度依赖热导率。在纳米尺度（L=100 nm）下，沿a轴（c轴）观察到~71.5 Wm-1 K-1（56.2 Wm-1 K-1）的高热导率。这一结果表明，h-BP将是一种有前途的材料，用于微/纳米电子学中的热管理应用。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermal conductivity of molybdenum disulfide nanotube from molecular dynamics simulations
单层二硫化钼（SLMoS 2）是一种具有本征带隙和高电子迁移率的半导体材料，由于其独特的电学、光学、力学和热学性质而受到人们的广泛关注。近年来，人们对SLMoS 2的导热性能进行了广泛的研究，但对二硫化钼纳米管（MoS 2NT）的研究较少。本文研究了温度、尺寸和应变对MoS 2NT热导率的综合影响。在锯齿形纳米管的热导率中发现了手征性相关的应变效应，其中声子群速度可以被应变显著降低。结果表明，在200 ~ 400 K范围内，热导率与温度呈~T-1关系，在10 ~ 320 nm范围内，热导率与长度呈~L \b{eta}关系。这项工作不仅提供了可行的策略来调节MoS 2NT的热导率，但也提供了有用的见解的基本机制，管理的热导率，这可用于在光学，电子和热电器件的低维材料的热管理。导论.
2019-06-13 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Reduction of Thermal Conductivity by Nanoscale 3D Phononic Crystal
纳米结构的热导率需要尽可能小，以便它将具有更高的热电固态发电/制冷效率。研究了周期长度和质量比对硅同位素纳米三维声子晶体热导率的影响。平衡态分子动力学模拟结果表明，同位素纳米级三维声子晶体能显著降低体硅在1000 K高温下的热导率。尺寸和质量效应在操纵热导率方面是明显的。导热系数随周期长度和质量比的增大而减小。声子色散曲线显示了三维声子晶体中群速度的减小。在纳米尺度三维声子晶体结构中，声子的局域化和带隙在归一化参与比的谱图中清晰地显示出来。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Multiscale modeling of femtosecond laser irradiation on copper film with electron thermal conductivity from ab initio calculation
将从头算量子力学计算与Drude模型相结合，计算了电子温度和晶格温度相关的电子热导率，并将其实现为耦合经典分子动力学和双温模型的激光-材料相互作用多尺度模型.结果表明，从头计算得到的电子热导率比经验计算得到的电子热导率导致更快的热扩散，从而导致更深的熔化区，更多的密度波在铜膜内部传播，更多的原子团簇从辐照膜表面烧蚀的速度变化。
2016-11-02 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Thermal conductivity and thermal rectification of nanoporous graphene: A molecular dynamics simulation
使用非平衡分子动力学（NEMD）模拟，我们研究了所谓的纳米多孔石墨烯（NPG）片的热性质，该片以有序的方式包含一系列纳米孔，最近合成（Science 360（2018），199）。研究了热导率与样品尺寸、边缘手性和孔隙浓度的关系。我们的研究结果表明，NPG的热导率是约两个订单相比，原始石墨烯。因此，该片材可用作热电材料。此外，孔隙率浓度有助于我们调整导热率。此外，结果表明，由于弹道输运，热导率随着样品长度的增加而增加。另一方面，沿扶手椅方向的导热系数大于锯齿形方向。我们还研究了NPG和石墨烯界面的热性质。温度通过界面显著下降，导致热阻。热阻随热流方向的不同而变化，这种差异导致了较大的热整流系数，热流方向也不同。此外，为了从根本上研究这些物理量，我们还研究了声子态密度及其散射。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Superior thermal conductivity of poly (ethylene oxide) for solid-state electrolytes: a molecular dynamics study
固态锂离子电池（SSLIB）由于其更好的性能和安全性而被认为是新一代的储能装置。聚氧化乙烯（PEO）基材料成为固体电解质的最佳候选材料之一，而其导热性对电池内部的散热至关重要。本文采用分子动力学模拟研究了PEO的导热性能。通过提高有序度，取向结晶PEO的室温热导率高达60 W/m-K，比非晶结构的热导率（0.37 W/m-K）提高了两个数量级。有趣的是，有序结构的热导率显示出显着的逐步负温度依赖性，这是由于温度引起的形态变化。我们的研究提供了有用的见解的基本机制，管理PEO的热导率，但不妨碍离子传输，这可用于热管理和进一步优化的高性能SSLIB。
2018-11-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
